DE4108861C2 - Einrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug mit parallel geschalteten Generatoren - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug mit parallel geschalteten Generatoren nach der Gattung der Patentansprüche 1 und 10.

Die Erzeugung der elektrischen Energie für ein Kraftfahrzeugbordnetz erfolgt üblicherweise mit einem Drehstromgenerator, dessen Ausgangs­ spannung mit einem Spannungsregler auf den für die Spannungsversor­ gung des Bordnetzes erforderlichen Wert geregelt wird. Da der Bedarf an elektrischer Energie in modernen Kraftfahrzeugen sehr hoch ist, wurden Generatorsysteme vorgeschlagen, die zwei parallel geschaltete Generatoren aufweisen.

So ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 232 828 A2 bekannt, zwei Drehstromgeneratoren mit je einem Span­ nungsregler zur Ladung von zwei in Serie geschalteten Batterien zu verwenden. Dabei sind die beiden Spannungsregler über die Ladekon­ trollampe miteinander verbunden und die Ladekontrollampe kann über den Startschalter mit den Batterien verbunden werden.

Beim bekannten Generatorsystem wird nach der Betätigung des Start­ schalters Spannung an die Ladekontrollampe gelegt, so daß diese auf­ leuchtet. Weiterhin wird der Starter betätigt, nach Abschluß des Startvorgangs wird in bekannter Weise eine Spannung induziert, mit deren Hilfe die Batterien geladen werden und die dazu führt, daß die Ladekontrollampe erlischt.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß während des Betriebs auf­ tretende Fehler nicht angezeigt werden und daß ein Kurzschluß in einem der Generatoren auch die Funktionsweise des anderen Generators beeinträchtigen kann.

Es sind jedoch auch Spannungsregler bekannt, und werden bereits in verschiedenen Fahrzeugen eingesetzt, bei denen die Ladekontrollampe zum Anzeigen des Anlaßvorgangs und zum Anzeigen von möglicherweise auftretenden Fehlern benutzt wird. Eine solche Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt.

Dabei ist mit 10 die Generator-Spannungsreglereinheit mit dem Span­ nungsregler 10a schematisch dargestellt, wobei diese Einheit unter anderem die Transistoren T1 und T2 aufweist, deren Basen mit einem integrierten Schaltkreis IC1 verbunden sind. Außerdem sind die bei­ den Kollektoren der Transistoren T1 und T2 miteinander verbunden, der Emitter des Transistors T1 liegt auf Masse und der Emitter des Transistors T2 ist mit Klemme 15 des Zündschalters 11 verbunden.

Zwischen der Klemme 15 des Zündschalters 11 und den Kollektoren der Transistoren T1 und T2 liegt die Ladekontrolleinrichtung bzw. -lampe 12, die über ein Relais 13 mit Verbrauchern 14 verbindbar ist.

Klemme 30 des Zündschalters 11 ist mit dem Pluspol einer Batterie 16 verbunden und kann über einen Schalter 17 mit weiteren Verbrauchern 18 verbunden werden.

Nach dem Schließen des Zündschalters 11 ist die Ladekontrollampe 12 mit dem Pluspol der Batterie 16 verbunden, über den leitenden Tran­ sistor T1 fließt Strom und die Ladekontrollampe 12 leuchtet während des Anlaßvorgangs. Die Verbraucher 14, die während des Anlaßvorgangs nicht mit Spannung versorgt werden sollen, sind abgetrennt, da der Transistor T2 während des Anlaßvorgangs sperrt und daher das Relais 13 die Verbindung zu den Verbrauchern 14 unterbricht.

Nach beendetem Anlaßvorgang leitet der Transistor T2, der Transistor T1 sperrt, dadurch erlischt die Ladekontrollampe 12, das Relais 13 zieht an, wodurch die Verbraucher 14 an Spannung gelegt werden.

Die Ansteuerung der Transistoren T1 und T2 erfolgt entweder mittels eines integrierten Schaltkreises IC1, der Bestandteil des Spannungs­ reglers ist oder durch Veränderung des an den Basen anliegenden Po­ tentials, abhängig davon, ob Start oder normaler Betriebszustand vorliegt.

Bei Auftreten eines Fehlers, beispielsweise wenn während der Fahrt der Keilriemen bricht, wird der Transistor T1 in seinen leitenden Zustand versetzt und der Transistor T2 in sperrenden Zustand, so daß die Ladekontrollampe 12 aufleuchtet und den Fehler anzeigt.

Das in Fig. 1 dargestellte Generator-Spannungsreglersystem umfaßt lediglich einen Generator und kann daher in einem Fahrzeug mit sehr vielen, hohe Leistungen erfordernden Bordnetzkomponenten den Lei­ stungsbedarf nicht decken.

Aus der den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10 zugrundeliegenden US-PS 4,347,473 ist eine Einrichtung zur Spannungs­ versorgung in einem Kraftfahrzeug bekannt, die zwei parallel geschaltete Generatoren sowie zugeordnete Spannungsregler und wenigstens eine Batterie aufweist. Weiterhin ist ein Zündschalter vorhanden, der in üblicher Weise mit einer Lade­ kontrolllampe in Verbindung steht und die Ladekontrolllampe während des Startvorgangs mit Spannung versorgt und damit zum Leuchten bringt. Zusätzlich ist die Ladekontrolllampe zur Fehleranzeige vorgesehen. Dazu ist eine Schaltungsanordnung mit insgesamt vier Dioden vorgesehen, über die eine Fehle­ ranzeige möglich ist. Die US-PS 4,477,766 zeigt eine Ein­ richtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug mit einem Generator einschließlich zugeordnetem Spannungsreglers sowie mit einer Logik, die eine Fehlererkennung ermöglicht. Die Anzeige erfolgt über die Ladekontrolllampe, die auch während des Ladevorgangs über den Zündschalter mit Spannung versorgt wird und daher leuchtet. Ein Hinweis, einen Doppel­ generator einzusetzen, wird nicht gegeben.

Die DE 38 12 577 A1 beschreibt Bordnetze mit zwei Generato­ ren und unterschiedlichen Spannungen. Eine Ladekontrolllampe ist jeweils vorhanden, jedoch nicht zur Fehlererkennung.

Aufgabe der Erfindung ist, bei einem Kraftfahrzeug mit zwei parallel geschalteten Generatoren möglicherweise auftretende Fehler bei einem der beiden Generator-Spannungsreglersysteme anzuzeigen und gleichzeitig einen Weiterbetrieb des anderen Generator-Spannungsreglersystems sicherzustellen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die erfindungsgemäßen Einrichtungen mit den Merkmalen der Patentansprü­ che 1 und 10.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug mit parallel geschalteten Generatoren mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10 hat gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß durch den Einsatz zweier Generatoren eine hohe elektrische Leistung erzeugt werden kann und durch die ge­ eignete Verschaltung der beiden Generatoren bzw. Spannungsregler mit einer einzigen Anzeige, beispielsweise der Ladekontrollampe auftre­ tende Fehler in einem der beiden Generator-Spannungsreglersysteme angezeigt werden können und gleichzeitig das andere Generator-Span­ nungsreglersystem problemlos weiter arbeitet.

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung ist sichergestellt, daß alle Verbraucher, insbesondere auch diejenigen, die erst nach dem Start zugeschaltet werden, auch dann noch mit Spannung versorgt werden, wenn eines der beiden Generator-Spannungsreglersysteme defekt ist.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei Erzeugung einer einzigen Regelspannung zwei identische Spannungsregler verwendet werden können, während in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung zwei unterschiedliche Spannungsregler und unterschiedliche Genera­ toren eingesetzt werden, so daß zweierlei Regelspannungen möglich sind.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Genera­ tor-Spannungsreglersystems umfaßt die aus Fig. 1 bekannten Bautei­ le, die dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 aufweisen und nicht mehr näher beschrieben werden, das Generator-Spannungsreglersystem weist jedoch noch einen Anschluß B+ auf.

Weiterhin ist ein zweites Generator-Spannungsreglersystem 19 mit vorhanden, von dem lediglich die Transistoren T3 und T4 sowie eine nicht näher ausgeführte Schaltungsanordnung IC2 abgebildet sind. Dabei sind die Transistoren T3 und T4 des Spannungsreglers 19a in gleicher Weise zwischen den Zündschalter 11 und Masse gelegt, wie die Transistoren T1 und T2. Zwischen den Emittern der Transistoren T1 und T2 sowie T3 und T4 liegt eine Schaltungsanordnung 20, die außerdem noch mit der Ladekontrollanzeige 12 und dem Relais 13 ver­ bunden ist. Die Schaltungsanordnung 20 weist vier Dioden D1, D2, D3 und D4 auf, wobei die Anoden der ersten und zweiten Dioden D1 und D2 mit der Ladekon­ trolleinrichtung 12 und die Kathoden der dritten und vierten Dioden D3, D4 mit dem als Schaltmittel dienenden Relais 13 verbunden sind und die jeweiligen anderen Seiten der Dioden D1 und D3 mit den Kollektoren der Transi­ storen T3, T4 und die der Dioden D2, D4 mit den Kollektoren der Transistoren T1, T2 verbunden sind. Anstelle der Dioden sind auch steuerbare Halbleiterelemente, insbesondere Transistoren einsetzbar.

Das Generator-Spannungsreglersystem 19 kann in erweiterter Ausfüh­ rung über einen Anschluß B+ an eine zweite Batterie 21 angeschlossen sein, in diesem Fall kann das System 19 sowie die Batterie 21 für eine andere Spannung ausgelegt sein. So sind beispielsweise 12 bis 14 V für das System 10, 16 und 24 bis 28 V für das System 19, 21 be­ sonders geeignet, es sind jedoch auch andere Spannungswerte denkbar.

Nach dem Schließen des Zündschalters 11 wird die Ladekontrollein­ richtung 12 mit dem positiven Anschluß der Batterie 16 verbunden und es fließt ein Strom durch die Ladekontrolleinrichtung 12, die Dioden D1 und D2 sowie die während des Anlaßvorgangs leitenden Transistoren T1 und T3. Die Ladekontrolleinrichtung leuchtet und zeigt den Anlaß­ vorgang an. Nach erfolgtem Anlaßvorgang erzeugen die Generatoren eine Ausgangsspannung, die Transistoren T2 und T4 werden vom sper­ renden in den leitenden Zustand umgeschaltet, wodurch die Ladekon­ trolleinrichtung erlischt. Gleichzeitig werden die Transistoren T1 und T3 in sperrendem Zustand geschaltet. Damit fließt ein Strom über den geschlossenen Zündschalter 11, die Transistoren T2 und T4 sowie die Dioden D4 und D3 in das Relais 13, das anzieht bzw. bereits an­ gezogen hat und die Verbraucher 14 mit Spannung versorgt.

In diesem Normalzustand, in dem beide Generator-Spannungsreglersy­ steme 10, 19 ordnungsgemäß arbeiten, bleibt die Ladekontrolleinrich­ tung 12 ausgeschaltet.

Tritt dagegen ein Fehler auf, wird dies im Spannungsregler erkannt und der Transistor T1 bzw. der Transistor T3 in seinen leitenden Zu­ stand versetzt, je nach dem ob der Fehler im Generator-Spannungsreg­ lersystem 10 oder 19 auftritt. Es fließt dann ein Strom durch die Ladekontrolleinrichtung, die Diode D2 und den Transistor T1 bzw. in anderem Fall durch die Diode D1 und den Transistor T3, so daß in beiden Fällen die Ladekontrolleinrichtung 12 aufleuchtet und den Fehler anzeigt.

In dem intakt gebliebenen Generator-Spannungsreglersystem leitet weiterhin der Transistor T2 bzw. der Transistor T4, die Dioden D1 bzw. D2 blocken die ungestörte Generator-Spannungsreglereinheit ab.

Da die Dioden D1 bzw. D2 lediglich den durch die Ladekontrollein­ richtung 12 fließenden Strom aufnehmen müssen, können relativ ein­ fache Signaldioden verwendet werden. Die Dioden D3 bzw. D4 müssen dagegen je nach Betriebszustand den halben bzw. den ganzen Strom führen, der für die Verbraucher 14 benötigt wird. Die Dioden D3 bzw. D4 sind daher so zu wählen, daß sie Ströme von einigen Ampere führen können.

Die Ladekontrolleinrichtung 12 kann als Lampe, lichtemittierende Diode LED oder als LCD-Anzeige ausgeführt werden, es wäre auch denk­ bar, irgendeine andere optische oder akustische Einrichtung einzu­ setzen.

Das Schaltmittel 13 wird üblicherweise als Relais ausgeführt, es wäre jedoch auch eine Ausführung mit einem Transistor denkbar.

Die nicht näher erläuterte Ansteuerung der Transistoren T1 bis T4 erfolgt in üblicher Weise durch Veränderung des Potentials an der entsprechenden Basis. Die Ansteuerung kann ebenso mit Hilfe geeig­ neter integrierte Schaltungen IC1 bzw. IC2 erfolgen und soll hier nicht näher erläutert werden.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahr­ zeug mit parallel geschalteten Generatoren sowie zugeord­ neten Spannungsreglern, wenigstens mit einer Batterie, deren einer Anschluss über einen Zündschalter mit den Spannungsreglern verbindbar ist und deren negativer An­ schluss auf Masse liegt und einer Ladekontrolleinrich­ tung, die mit dem Zündschalter und den Spannungsreglern in Verbindung steht und über ein Schaltmittel mit Masse verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ladekontrolleinrichtung (12), den Spannungsreglern (10, 19) und dem Schaltmittel (13) eine Schaltungsanordnung (20) mit vier Dioden (D1, D2, D3, D4) liegt, wobei die Anoden der ersten und zweiten Diode (D1, D2) miteinander und mit der Ladekontrolleinrichtung (12) und die Kathoden der dritten und vierten Diode (D3, D4) miteinander und mit dem Schaltmittel (13) verbunden sind und die jeweili­ gen anderen Seiten der ersten und dritten Diode (D1, D3) einerseits sowie der zweiten und vierten Diode (D2, D4) andererseits jeweils miteinander und mit einem Spannungs­ regler (10, 19) verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel über Verbraucher (14) mit dem negativen Anschluss der Batterie (16) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass das Schaltmittel ein Relais ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathoden der dritten und vierten Diode (D3, D4) di­ rekt mit dem Verbraucher (14) verbunden ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass jeder der Spannungsregler (10, 19) zwei zwischen Zündschalter (11) und Masse liegende Transistoren (T1, T2 bzw. T3, T4) umfasst, wobei die Kol­ lektoren der Transistoren (T1, T2) des ersten Spannungs­ reglers (10) und der Transistoren (T3, T4) des zweiten Spannungsreglers (19) jeweils miteinander verbunden sind und die Verbindungspunkte mit der Schaltungsordnung (20) verbunden sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Spannungsregler (10, 19) je einen integrierten Schaltkreis (IC1, IC2) aufweisen, der mit den Basen der jeweiligen Transistoren (T1, T2 bzw. T3, T4) in Verbindung steht und das Potential an den Basen steuert.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, dass die Ansteuerung der Transistoren (T1-T4) so erfolgt, dass die masseseitigen Transistoren (T1 und T3) während des Startvorgangs im leitenden Zustand und nach Beendigung des Startvorgangs im gesperrten Zustand sind und die zündschalterseitigen Transistoren (T2, T4) wäh­ rend des Startvorgangs in gesperrtem und nach Beendigung des Startvorgangs in leitendem Zustand sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der masseseitige Transistor (T1) des ersten Span­ nungsreglers (10) beim Auftreten eines Fehlers im ersten Generator-Spannungsreglersystem (10) im leitenden Zustand befindet und sich der masseseitige Transistor (T3) des zweiten Spannungsreglers (19) nach Auftreten eines Feh­ lers im zweiten Generator-Spannungsreglersystem (19) im leitenden Zustand befindet.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Generator- Spannungsreglersysteme (10, 19) für unterschiedliche Spannungen ausgelegt sind und mit je einer Batterie (16, 21) verbunden sind.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass anstelle der vier Dioden (D1, D2, D3, D4) steuerbare Halbleiterelemente, insbesondere Transistoren, eingesetzt werden.