DE3729968A1 - Spannungsversorgungseinrichtung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Spannungsversorgungseinrichtung eines kraftfahrzeugs

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Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Akkumulator, einem vom Motor des Kraftfahrzeugs angetriebenen Generator und einer Einrich­ tung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl des Motors in Abhän­ gigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Akkumulators.
Bei derartigen Spannungsversorgungseinrichtungen werden die zugeschalteten elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs jeweils dann vom Akkumulator mit Energie versorgt, wenn der Motor ausgeschaltet ist oder bei laufendem Motor die vom Ge­ nerator erzeugte Leistung nicht ausreicht. Da die im Akkumu­ lator gespeicherte Energie begrenzt ist, muß der Akkumulator während des normalen Fahrbetriebs durch den Generator immer wieder aufgeladen werden.
Wird der Akkumulator bei ausgeschaltetem Motor oder in der Leerlaufphase des Motors zu lange belastet, so wird der Akku­ mulator so weit entladen, daß die für einen darauffolgenden Startvorgang erforderliche Energie nicht mehr zur Verfügung steht.
Bei herkömmlichen Stromversorgungseinrichtungen wird die Leerlaufdrehzahl des Motors in Abhängigkeit von der jeweili­ gen Betriebsspannung geregelt. Bei einem Abfall der Betriebs­ spannung wird die Leerlaufdrehzahl des Motors und damit die vom Generator abgegebene Leistung erhöht. Die Leerlaufdreh­ zahl wird hierbei so verändert, daß sich wieder die ursprüng­ liche Nenn-Betriebsspannung einstellt.
Der Akkumulator des Kraftfahrzeugs kann jedoch auch bei kon­ stant bleibender Betriebsspannung belastet sein. Die hierbei stattfindende unbemerkte Entladung des Akkumulators bringt nun insbesondere bei längeren Leerlaufphasen, wie beispiels­ weise im Falle eines Verkehrsstaus, die Gefahr mit sich, daß die Energie für einen ggfs. erforderlichen neuen Startvor­ gang nicht mehr zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsver­ sorgungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die während eines Leerlaufs des Kraftfahrzeugmotors zuverläs­ sig jegliche Belastung des Akkumulators ausschließt.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von einem vom Entladestrom des Akkumulators abhängigen Regelsignal beauf­ schlagt ist.
Infolge der erfindungsgemäßen Regelung der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit vom Entladestrom des Akkumulators werden auf einfachste und zuverlässige Weise stets auch solche Belastun­ gen des Akkumulators berücksichtigt, die sich noch nicht in einer Änderung der Betriebsspannung niederschlagen.
Der erfaßte Akkumulatorstrom gibt eindeutig Auskunft dar­ über, wann der Akkumulator Energie an die Verbraucher des Kraftfahrzeugs abgibt und die vom Generator erzeugte Lei­ stung demzufolge zu gering ist. Sobald ein Entladestrom auf­ tritt, wird die Leerlaufdrehzahl so lange erhöht, bis infol­ ge der entsprechend vergrößerten Leistung des Generators ei­ ne Belastung des Akkumulators nicht mehr gegeben ist.
Das für eine solche Regelung der Leerlaufdrehzahl herangezo­ gene Regelsignal ist zweckmäßigerweise zum Entladestrom des Akkumulators proportional.
Dem Akkumulator ist vorteilhafterweise ein Stromsensor zuge­ ordnet, dessen Ausgangs-Stromsignal zur Bildung des Regelsig­ nals einem Strom-Spannungswandler zugeführt ist. Als Strom­ sensor wird vorzugsweise ein Hall-Sensor verwendet. Auf diese Weise ist es möglich, den Akkumulatorstrom praktisch ohne zusätzliche Belastung des Akkumulators zu erfassen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Er­ findung ist vorgesehen, daß die Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl spannungsgesteuert ist und die der Einrich­ tung zugeführte Regelspannung durch die Differenzspannung zwischen der am Akkumulator oder Generator anliegenden Be­ triebsspannung und dem vom Entladestrom abhängigen, in ein Spannungssignal umgewandelten Regelsignal gebildet ist. Der hierbei verwendete Stromsensor ist zweckmäßigerweise wieder ein Hall-Sensor, dessen Ausgangs-Stromsignal zur Bildung der Spannungsdifferenz in ein Spannungssignal umgewandelt wird. Zweckmäßigerweise liefert der Strom-Spannungswandler eine Ausgangsspannung Null, wenn der vom Stromsensor erfaßte Akku­ mulatorstrom einem Ladestrom entspricht.
Die der Einrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl zuge­ führte Regelspannung fällt demnach mit steigendem Entlade­ strom. Beim Auftreten eines solchen Entladestroms wird die Leerlaufdrehzahl so weit erhöht, bis die der Steuereinrich­ tung als Regelspannung zugeführte Differenzspannung wieder der Nennbetriebsspannung entspricht, d.h. der Entladestrom Null wird.
Nachdem die die Regelspannung für die Steuereinrichtung bil­ dende Differenzspannung auch von der momentanen Betriebsspan­ nung abhängt, wird auch eine ggfs. auftretende Änderung dieser Betriebsspannung bei der Regelung der Leerlaufdreh­ zahl berücksichtigt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert; in dieser zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Stromversorgungsein­ richtung eines Kraftfahrzeugs, und
Fig. 2 ein Funktionsdiagramm zur Verdeutlichung der in der Spannungsversorgungseinrichtung gemäß Fig. 1 durchgeführten Regelung der Leerlaufdrehzahl.
Die in Fig. 1 gezeigte Spannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfaßt einen Generator 18, einen Akkumula­ tor 12 sowie eine Einrichtung 10 zur Regelung der Leerlauf­ drehzahl des Motors. Der Generator 18 wird vom Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben, so daß die von diesem Generator abgegebene Leistung sich in Abhängigkeit von der Motordreh­ zahl ändert.
Die negative Klemme des Akkumulators 12 ist über eine Leit­ ung 22 mit der Masse 28 verbunden.
Der Generator 18 ist zwischen Masse 28 und die positive An­ schlußklemme des Akkumulators geschaltet.
Der von der negativen Anschlußklemme des Akkumulators 12 zur Masse 28 führenden Leitung 22 ist ein als Hall-Sensor ausge­ bildeter Stromsensor 14 zugeordnet. Der Ausgang dieses Strom­ sensors 14 ist über eine Leitung 26 mit einem Strom-Spannungswandler 16 verbunden. Der Stromsensor 14 lie­ fert über die Leitung 26 ein dem Entladestrom I e des Akkumu­ lators 12 proportionales Ausgangs-Stromsignal, das im Strom-Spannungswandler 16 zur Bildung eines Regelsignals U e in eine Spannung umgewandelt wird. Der Strom-Spannungswand­ ler 16 liefert eine Ausgangsspannung Null, wenn der vom als Hall-Sensor ausgebildeten Stromsensor 14 erfaßte Akkumulator­ strom einem Ladestrom entspricht.
Das am Ausgang des Strom-Spannungswandlers 16 auftretende Spannungs- bzw. Regelsignal U e ist dem einen Eingang einer Differenzstufe 20 zugeführt. Der andere Eingang dieser Diffe­ renzstufe 20 ist mit der positiven Anschlußklemme des Akkumu­ lators 12 und dem nicht an Masse liegenden Anschluß des Gene­ rators 18 verbunden.
Die Einrichtung 10 zur Regelung der Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors ist mit einem Eingang über die Leitung 24 an den Ausgang der Differenzstufe 20 und mit dem anderen Eingang an Masse 28 angeschlossen.
Die Differenzstufe 20 liefert eine Differenzspannung aus der am Akkumulator 12 und dem Generator 18 anliegenden Betriebs­ spannung U B und dem absoluten Betrag des vom Strom-Spannungs­ wandlers 16 gelieferten Regelsignals U e . Diese am Ausgang der Differenzstufe 20 auftretende Differenzspannung wird der Einrichtung 10 zur Regelung der Leerlaufdrehzahl als Regel­ spannung U r zugeführt.
Die Regelung der Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugs erfolgt bei dieser Spannungs-Versorgungseinrichtung entsprechend dem in Fig. 2 angegebenen Funktionsdiagramm.
Liefert der als Hall-Sensor ausgebildete Stromsensor 14 kein Stromsignal, so bedeutet dies, daß der Akkumulator 12 unbela­ stet ist und nicht entladen wird. In diesem Falle erfolgt keine Regelung der Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors.
Wird demgegenüber ein Entladestrom I e des Akkumulators 12 erfaßt, so gibt der Strom-Spannungswandler 16 ein Regelsig­ nal U e an die Differenzstufe 20 ab, was dazu führt, daß die der Einrichtung 10 zugeführte Regelspannung U r kleiner wird.
Daraufhin erhöht die Einrichtung 10 die Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors bis zu einem solchen Wert, bei dem die Regelspannung U r der Nenn-Betriebsspannung entspricht und demnach ein Entladestrom nicht mehr auftritt.

Claims (7)

1. Spannungsversorgungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Akkumulator, einem vom Motor des Kraftfahrzeugs an­ getriebenen Generator und einer Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl des Motors in Abhängigkeit vom jewei­ ligen Betriebszustand des Akkumulators, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von einem vom Entlade­ strom (I e ) des Akkumulators (12) abhängigen Regelsignal (U e ) beaufschlagt ist.
2. Spannungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsignal (U e ) proportional zum Entladestrom (I e ) des Akkumulators (12) ist.
3. Spannungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Akkumula­ tor (12) ein Stromsensor (14) zugeordnet ist, dessen Aus­ gangs-Stromsignal zur Bildung des Regelsignals (U e ) einem Strom-Spannungswandler (16) zugeführt ist.
4. Spannungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom-Spannungs­ wandler (16) eine Ausgangsspannung Null liefert, wenn der vom Stromsensor (14) erfaßte Akkumulatorstrom einem Lade­ strom entspricht.
5. Spannungsversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensor (14) ein Hall-Sensor ist.
6. Spannungsversorgungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) zur Regelung der Leerlaufdreh­ zahl spannungsgesteuert ist und die der Einrichtung (10) zugeführte Regelspannung (U r ) durch die Differenzspannung zwischen der am Akkumulator (12) oder Generator (18) an­ liegenden Betriebsspannung (U B ) und dem vom Entladestrom (I e ) abhängigen, in ein Spannungssignal umgewandelten Re­ gelsignal (U e ) gebildet ist.
7. Spannungsversorgungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Akkumulator (12) bzw. am Generator (18) anlie­ gende Betriebsspannung (U B ) und die Ausgangsspannung des vom Stromsensor (14) beaufschlagten Strom-Spannungswand­ lers (16) einer Differenzstufe (20) zugeführt sind und die Einrichtung (10) zur Regelung der Leerlaufdrehzahl vom Ausgangssignal der Differenzstufe (20) beaufschlagbar ist.
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