DE4213413A1 - Stromversorgungseinrichtung fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strom­ versorgungseinrichtung für Fahrzeuge mit einer ersten Batterie zum Bereitstellen eines Stromes für eine An­ lassersystemlast und einer zweiten Batterie zum Bereit­ stellen eines Stroms für eine sonstige Systemlast sowie insbesondere auf eine Stromversorgungseinrichtung, die in der Lage ist, das Auftreten von Komplikationen auf­ grund eines Spannungsabfalls der ersten Batterie wäh­ rend des Anlaßvorgangs zu vermeiden.

Herkömmlicherweise weist eine Stromversorgungseinrich­ tung einen einzelnen Drehstromgenerator bzw. Drei-Pha­ sen-Wechselstromgenerator und eine einzelne Batterie auf. Ein von dem Wechselstromgenerator erzeugter Wechselstrom wird mittels eines Drei-Phasen-Vollwellen­ gleichrichters gleichgerichtet, um so die Abgabe eines Gleichstroms zu bewirken. Die Batterie wird mittels dieses Gleichstroms geladen und stellt einen Strom für eine Anlassersystemlast, wie einen Anlasser bzw. Anlaß­ motor zur Verfügung, wobei auch andere Systemlasten parallel mit der Batterie verbunden sind.

In der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Stromver­ sorgungseinrichtung für Fahrzeuge entlädt sich eine Batterie dann, wenn unabhängig von einem Stillstand des Motors ein großer Strom verbraucht wird, oder, wenn eine Stromzuführung von der Batterie zu der elektri­ schen Last fortgesetzt wird, obwohl die Elektri­ zitätserzeugung des Wechselstromgenerators unzureichend ist. Dies ist beispielsweise während eines Ver­ kehrsstaus der Fall, wenn aufgrund einer Erhöhung der elektrischen Last oder aufgrund einer verbesserten Zubehörausstattung fortlaufend elektrische Energie ver­ braucht wird. Wird dann der Motor abgewürgt, kann er nicht erneut gestartet werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das Auftreten der­ artiger Komplikationen zum Anlaßzeitpunkt eines Motors zu verhindern.

Dieses wird dadurch erreicht, daß eine Batterie zum Speisen einer Anlassersystemlast wie eines Anlaßmotors vorgesehen ist und daß eine weitere Batterie zum Speisen sonstiger Systemlasten vorgesehen ist, wobei insbesondere die Batterie zum Speisen der Anlassersystemlast immer in einem geladenen Zustand gehalten wird.

Eine die vorstehend beschriebene Aufgabe lösende erfin­ dungsgemäße Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge ist, wie nachstehend beschrieben, aufgebaut.

(1) Die Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge umfaßt eine erste und eine zweite Batterie, eine erste Schalteinrichtung zum Regeln eines von einer Gleich­ richtereinrichtung eines Fahrzeug-Wechselstromgenera­ tors zu der ersten Batterie fließenden Stroms und einer zweiten Schalteinrichtung zum Regeln eines von der Gleichrichtereinrichtung zu der zweiten Batterie flie­ ßenden Stromes. Entsprechend den Spannungen der ersten und der zweiten Batterie wird der Wert eines durch eine Feldwicklung des Fahrzeug- Wechselstromgenerators flie­ ßenden Stroms geregelt, um die Leistungsabgabe des vor­ stehend beschriebenen Wechselstromgenerators für Fahr­ zeuge einzustellen. Zur gleichen Zeit wird eine Steue­ rung der Einschaltverhältnisse der vorstehend beschrie­ benen ersten und zweiten Schalteinrichtungen entspre­ chend den Spannungsabfallwerten der ersten und der zweiten Batterie vorgenommen, um die der ersten und der zweiten Batterie zugeführten Ladeströme einzustellen.

(2) Wird ein Wechselstromgenerator mit einem Permanent­ magneten als Fahrzeug-Generator verwendet, wird zwi­ schen einer Ein- bzw. Abschaltung der ersten und der zweiten Schalteinrichtung entsprechend den Spannungsab­ fallwerten der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Batterie gewechselt und dabei eine derartige Steuerung vorgenommen, daß abwechselnd ein Ladestrom an die erste bzw. die zweite Batterie abgegeben wird.

(3) Bei dem Aufbau gemäß (1) oder (2) ist die erste Batterie eine Batterie eines Anlassersystems, die zum Speisen eines Anlassers verwendet wird. Wenn die Span­ nung der ersten Batterie niedriger als eine zweite vor­ bestimmte Spannung ist, wird die erste Batterie mit Vorrang geladen.

(4) Bei dem Aufbau gemäß (1), (2) oder (3) sind die Leerlaufspannungen der ersten und der zweiten Batterie gleich. Die Spannungen der ersten und der zweiten Bat­ terie werden miteinander verglichen. Dabei wird die Batterie mit der niedrigeren Spannung mit Vorrang gela­ den, wenn nicht die Spannung der ersten Batterie nied­ riger als die vorstehend beschriebene zweite vorbe­ stimmte Spannung ist.

(5) Bei dem Aufbau gemäß (1), (3) oder (4) wird ein Strom derart durch die Feldwicklung des Generators ge­ leitet, daß die niedrigere Spannung von den Spannungen der ersten und der zweiten Batterie auf einer ersten vorbestimmten Spannung gehalten werden kann, die größer als die zweite vorbestimmte Spannung ist.

(6) Bei dem Aufbau gemäß (2), (3) oder (4) werden sowohl die erste als auch die zweite Schalteinrichtung abgeschaltet, wenn sowohl die Spannung der ersten als auch die Spannung der zweiten Batterie eine obere Grenzspannung überschreitet, die größer als die erste vorbestimmte Spannung ist.

Bei einer Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird die von dem Generator erzeugte Leistung entsprechend den Spannungen der ersten und der zweiten Batterie erhöht oder ernied­ rigt und eine Steuerung der Schaltzustände der ersten und der zweiten Schalteinrichtung entsprechend den Spannungsabfallwerten der ersten und der zweiten Batte­ rie vorgenommen.

Wenn die Spannung der ersten Batterie, die einen Strom für die Anlassersystemlast bereitstellt, niedriger als die zweite vorbestimmte Spannung ist, wird der ersten Batterie ein großer Ladestrom zugeführt, auch wenn der Wert des Spannungsabfalls der zweiten Batterie größer als der Wert des Spannungsabfalls der ersten Batterie ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Gesamtaufbaus eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiels einer Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge,

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das den Betriebsablauf in einem Laderegler 7 des vorstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiels darstellt,

Fig. 3 Signalverläufe, die eine Beziehung der Ein­ schaltverhältnisse der ersten und der zwei­ ten Schalteinrichtung darstellen,

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die weiteren Betriebs­ abläufe in dem Laderegler 7 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels darstellt,

Fig. 5 die Darstellung eines Gesamtaufbaus eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiels einer Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge,

Fig. 6 eine Schaltkreisdarstellung, die ein Bei­ spiel der ersten und der zweiten Schaltein­ richtung des vorstehend beschriebenen zwei­ ten Ausführungsbeispiels darstellt, und

Fig. 7 die Darstellung eines Gesamtaufbaus eines erfindungsgemäßen dritten Ausführungsbei­ spiels einer Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge.

Nachstehend wird eine erfindungsgemäße Stromversor­ gungseinrichtung für Fahrzeuge unter Bezugnahme auf die in den Fig. 1 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Zunächst wird ein erstes Ausführungsbeispiel beschrie­ ben.

In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Dreh­ stromgenerator bzw. einen Drei-Phasen-Wechselstromgene­ rator für Fahrzeuge. Dieser Wechselstromgenerator 1 weist eine Ankerwicklung 11, eine Feldwicklung 12 und einen Gleichrichtungssatz 13 auf. Der Gleichrichtungs­ satz 13 weist als Gleichrichterschaltung eine Dreh­ strombrückenschaltung auf, wobei eine unterpegelseitige Diodenbrücke 132 mit miteinander verbundenen Anoden und eine oberpegelseitige Diodenbrücke 133 mit miteinander verbundenen Kathoden vorhanden ist.

Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine erste Batterie und das Bezugszeichen 3 kennzeichnet eine zweite Batte­ rie. Die Leerlaufspannung der ersten Batterie ist gleich der Leerlaufspannung der zweiten Batterie und beide betragen beispielsweise 12 V. Die erste Batterie 2 ist mit einer Anlassersystemlast 4 verbunden, wie ein Anlassermotor, ein Mikrocomputer zur Steuerung des Motors und eine Zündeinrichtung. Die zweite Batterie 3 ist mit einer Nichtanlasser-Systemlast bzw. sonstigen Systemlast 5 verbunden, wie eine Klimaanlage und ein elektrisches Gebläse.

Das Bezugszeichen 61 kennzeichnet eine erste Schaltein­ richtung und das Bezugszeichen 62 kennzeichnet eine zweite Schalteinrichtung. Als erste und zweite Schalt­ einrichtung 61 und 62 werden Starkstromhalbleiterein­ richtungen mit Steueranschlüssen wie Thyristoren oder Leistungs-MOSFETs verwendet. Zur Regelung eines Strom­ flusses von dem Wechselstromgenerator 1 zu der ersten Batterie 2 ist die erste Schalteinrichtung 61 zwischen die Kathode der oberpegelseitigen Diodenbrücke 131 und der ersten Batterie 2 geschaltet. Zur Regelung eines Stromflusses von dem Wechselstromgenerator 1 zu der zweiten Batterie 3 ist die zweite Schalteinrichtung 62 zwischen die Kathode der oberpegelseitigen Diodenbrücke 131 und der zweiten Batterie 3 geschaltet.

Wenn Leistungs-MOSFETs verwendet werden, treten parasi­ täre Dioden auf, deren Vorwärtsrichtungen mit der Entladungsstromrichtung der Batterie übereinstimmen. Deshalb müssen zur Verhinderung eines Stromrückflusses Dioden vorgesehen werden, deren jeweilige Vorwärts­ richtung der Vorwärtsrichtung der parasitären Dioden entgegengesetzt ist.

Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet einen Laderegler. Wenn ein nicht dargestellter IG-Schalter ("ignition switch" bzw. Zündschalter) geschlossen ist, fließt ein Strom von der ersten Batterie 2 zu dem Laderegler 7, wodurch der Laderegler 7 stromführend wird. Dieser Laderegler 7 hat einen ersten und einen zweiten Spannungseingangsan­ schluß 71 und 72 zum Anlegen von Spannungen VB1 und VB2 der ersten Batterie 2 und der zweiten Batterie 3, einen Niedrigspannungswertausgangsanschluß 73 zum Abgeben der niedrigeren Spannung von den Spannungen VB1 und VB2 der ersten Batterie 2 und der zweiten Batterie 3 sowie einen ersten und einen zweiten Schaltsteueranschluß 74 und 75 zum Abgeben von Steuersignalen, um eine Ein- und Ausschaltsteuerung der ersten Schalteinrichtung 61 und der zweiten Schalteinrichtung 62 durchzuführen.

Eine Stromerzeugungs-Regeleinrichtung 8 weist eine dritte Schalteinrichtung 81 und einen Vergleicher 82 auf. Der invertierende Eingangsanschluß des Verglei­ chers 82 ist mit dem Niedrigspannungswertausgangsan­ schluß 73 des Ladereglers 7 verbunden. Eine erste vor­ bestimmte Spannung Vref, die größer als eine niedrige Grenzspannung VAL ist, wird an den nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 82 gelegt. Wenn die Ausgangsspannung des Niedrigspannungswertausgangsan­ schlusses 73 niedriger als die erste vorbestimmte Span­ nung Vref ist, gibt der Vergleicher 82 ein Signal (Pegel H) ab, damit die dritte Schalteinrichtung 81 eingeschaltet wird. D. h., ein Strom kann dann durch die Feldwicklung 12 des Wechselstromgenerators 1 flie­ ßen, wenn die niedrigere Spannung von den Spannungen VB1 der ersten Batterie 2 und VB2 der zweiten Batterie 3 niedriger als die erste vorbestimmte Spannung Vref ist.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, daß ein Beispiel eines Re­ gelvorgangs zeigt, der von dem Laderegler 7 durchge­ führt wird. Ein Arbeitsablauf der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die­ ses Flußdiagramm erläutert.

Wenn in dem Schritt S1 entschieden wird, daß der IG-Schalter geschlossen ist, werden die an dem ersten Spannungseingangsanschluß 71 und dem zweiten Spannungs­ eingangsanschluß 72 des Ladereglers 7 angelegten Span­ nungen VB1 und VB2 der ersten Batterie 2 und der zwei­ ten Batterie 3 miteinander verglichen und in dem Schritt S2 wird eine auf diesem Vergleichsergebnis basierende Entscheidung getroffen. Wenn VB1 VB2 gilt, wird die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 mit einer zweiten vorbestimmten Spannung (nachstehend auch als "untere Grenzspannung" bezeichnet) VAL verglichen und in dem Schritt S3 eine auf diesem Vergleichsergebnis basierende Entscheidung getroffen. Die untere Grenzspannung VAL stellt einen Niedrigspannungswert dar, mit dem die Anlassersystemlast 4 zum Anlaßzeit­ punkt des Motors noch ausreichend gespeist werden kann, und ist auf beispielsweise 11 V eingestellt. Wenn VB1 < VAL gilt, stellt der Laderegeler 7 in dem Schritt S5 von dem ersten Schaltsteueranschluß 74 zu einem Steuer­ anschluß der ersten Schalteinrichtung 61 ein Steuersi­ gnal bereit, mit dem die erste Schalteinrichtung 61 zu einer Schaltbetriebsweise mit einem fixierten Ein­ schaltverhältnis D1 von beispielsweise 80-100% veran­ laßt wird.

In diesem Fall wird das fixierte Einschaltverhältnis D1 in Abhängigkeit von einem Kapazitätsunterschied zwi­ schen der ersten Batterie 2 und der zweiten Batterie 3 bestimmt. Insbesondere in dem Fall, in dem die erste Batterie 2 eine große Kapazität hat und eine lange La­ dezeit erfordert, wird das fixierte Einschaltverhältnis D1 auf einen großen Wert gesetzt. Zudem kann das fi­ xierte Einschaltverhältnis D1 in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen der Spannung VB1 der ersten Batte­ rie 2 und der Spannung VB2 der zweiten Batterie 3 ein­ gestellt werden. Wenn dieser Unterschied groß ist, kann das fixierte Einschaltverhältnis auf einen großen Wert gesetzt werden. Zudem kann es der Fall sein, daß, nach­ dem das fixierte Einschaltverhältnis D1 nach der Erfas­ sung des Zustands VB1 < VAL eingestellt wurde, das fi­ xierte Einschaltverhältnis D1 weiterhin unverändert auf einem fixierten Wert gehalten wird, bis der Zustand VB1 VAL erfaßt wird. Andererseits stellt der Laderegler 7 an einem Steueranschluß der zweiten Schalteinrichtung 62 ein Steuersignal bereit, mit dem die zweite Schalt­ einrichtung 62 zu einer Schaltbetriebsweise mit einem fixierten Einschaltverhältnis D2 von 1-D1 veranlaßt wird, wie in Fig. 3 gezeigt. In dem Schritt S6 stellt der Laderegler 7 die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 bereit, und zwar von dem Niedrigspannungswertausgangs­ anschluß 73 des Ladereglers 7 zu dem invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 82 der Stromerzeu­ gungs-Regeleinrichtung 8.

Ergibt sich bei der in dem Schritt S3 getroffenen Ent­ scheidung VB1 VAL, dann stellt in dem Schritt S7 der Laderegler 7 das Einschaltverhältnis D1 der ersten Schalteinrichtung 61 auf 50-100% ein. In dem Schritt S8 legt der Laderegler 7 die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 von dem Niedrigspannungswertausgangsanschluß 73 des Ladereglers 7 an den invertierenden Ein­ gangsanschluß des Vergleichers 82 der Stromerzeugungs- Regeleinrichtung 8. In dem Schritt S7 wird das Ein­ schaltverhältnis D1 entsprechend einem Unterschied zwi­ schen der Spannung VB1 der ersten Batterie 2 und der Spannung VB2 der zweiten Batterie 3 bestimmt und anders als bei dem fixierten Einschaltverhältnis D1 in dem vorangehend beschriebenen Schritt S5 variabel gehalten. D.h. das Einschaltverhältnis D1 ändert sich entspre­ chend einem Unterschied zwischen der Spannung VB1 der ersten Batterie 2 und der Spannung VB2 der zweiten Bat­ terie 3 immer zwischen 50% und 100%, bis der Zustand von VB1 VAL und VB1 VB2 auf einen Zustand von VB1 VAL und VB1 VB2 wechselt. Als Beispiel wird angenom­ men, daß das Einschaltverhältnis D1 derart eingestellt ist, daß D1 = 70% (bzw. D2 = 30%) ist, wenn die Span­ nung VB1 der ersten Batterie 2 = 12 V ist und die Span­ nung VB2 der zweiten Batterie 3 = 13 V ist, wobei die erste und die zweite Batterie 2 und 3 dann derart gela­ den werden, daß das Verhältnis der Spannung VB1 der er­ sten Batterie 2 = 13 V und die Spannung VB2 der zweiten Batterie 3 = 13,5 V ist. In diesem Fall wird das Ein­ schaltverhältnis zu diesem Zeitpunkt derart einge­ stellt, daß D1 = 60% (D2 = 40%) ist. Weiterhin wird un­ ter der Annahme, daß die erste und die zweite Batterie 2 und 3 derart geladen sind, daß die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 = der Spannung VB2 der zweiten Batte­ rie 3 = 13,8 V ist, das Einschaltverhältnis derart ein­ gestellt, daß D1 = 50% (D2 = 50%) ist.

Wenn sich aus der in dem vorangehend beschriebenen Schritt S2 getroffenen Entscheidung VB1 < VB2 ergibt, wird die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 mit der un­ teren Grenzspannung VAL verglichen und in dem Schritt S4 wird eine auf diesem Vergleichsergebnis basierende Entscheidung getroffen. Wenn VB1 < VAL gilt, wird auf die gleiche Weise wie in dem vorangehend beschriebenen Schritt S5 in dem Schritt S9 die erste Schalteinrich­ tung 61 von dem Laderegler 7 zu einer Schaltbetriebs­ weise mit einem fixierten Einschaltverhältnis D1 (80-100%) gesteuert. Das Einschaltverhältnis der zweiten Schalteinrichtung 62 wird auf 1-D1 eingestellt. Dann speist der Laderegler 7 die Spannung VB2 der zweiten Batterie 3 von seinem Niedrigspannungswertausgangsan­ schluß 73 in den invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 82 der Stromerzeugungs-Regeleinrichtung 8.

Wenn sich aus der in dem vorangehend beschriebenen Schritt S4 getroffenen Entscheidung VB1 < VAL ergibt, wird von dem Laderegler 7 in dem Schritt S11 die zweite Schalteinrichtung 62 zu einer Schaltbetriebsweise mit einem von dem Spannungsunterschied abhängigen, vari­ ablen Einschaltverhältnis D2 von 50-100% gesteuert. Das Einschaltverhältnis D1 der ersten Schalteinrichtung 61 wird auf 1-D2 eingestellt. Anschließend speist der La­ deregler 7 in dem Schritt S12 die Spannung VB2 der zweiten Batterie 3 von seinem Niedrigspannungswertaus­ gangsanschluß 73 in den invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 82 der Stromerzeugungs-Regeleinrich­ tung 8.

Wie vorangehend beschrieben, arbeitet die Stromerzeu­ gung-Regeleinrichtung 8 derart, daß die dritte Schalt­ einrichtung 81 einen durch die Feldwicklung 12 des Wechselstromgenerators 1 fließenden Strom auf der Basis der niedrigeren Spannung der Spannungen VB1 und VB2 der ersten und zweiten Batterie 2 und 3 regelt. Anderer­ seits steuert der Laderegler 7 die erste und zweite Schalteinrichtung derart, daß diejenige der ersten Bat­ terie 2 und der zweiten Batterie 3 mit der niedrigeren Spannung mit Vorrang geladen wird. Daher werden die er­ ste Batterie 2 und die zweite Batterie 3 derart gela­ den, daß keine von ihnen überladen (bzw. entladen) wird, sondern sie werden gleichermaßen auf die erste vorbestimmte Spannung Vref geladen. Wenn die Spannung VB1 der ersten Batterie 2, mit der die Anlassersystem­ last verbunden ist, nicht die Grenzspannung VAL über­ schreitet, wird der in die erste Batterie 2 eingespei­ ste Ladestrom derart geregelt, daß dieser größer als der in die zweite Batterie 3 eingespeiste Ladestrom ist, unabhängig davon, ob die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 größer als die Spannung VB2 der zweiten Bat­ terie 3 ist oder nicht. Daher kann die Spannung der er­ sten Batterie 2 schnell wiederhergestellt werden, und es ist möglich, die erste Batterie 2 immer in einem guten Zustand zu halten, so daß zum Anlaßzeitpunkt des Motors keine Komplikationen auftreten können.

In den vorstehend beschriebenen Schritten S5 und S9 wird das Einschaltverhältnis beider Schalteinrichtungen eingestellt, wenn der Zustand von VB1 < VAL erfaßt wird, und die Einschaltverhältnisse bleiben fixiert, bis der Zustand VB1 VAL erfaßt wird. Dieses ist auf die beschleunigte Wiederherstellung des Spannungswerts der ersten Batterie 2 abgestellt. Trotzdem ist die Ein­ stellung des Einschaltverhältnisses nicht auf diese Art und Weise beschränkt, sondern kann wie in den Schritten S7 und S11 variabel gestaltet werden. Im Gegensatz dazu, kann das Einschaltverhältnis von beiden Schalt­ einrichtungen in den Schritten S7 und S11 fixiert wer­ den. In diesem Fall sind alle Einschaltverhältnisse sämtlicher Schalteinrichtungen fixiert und die Steue­ rung der Einschaltverhältnisänderung wird unnötig, wo­ durch der Aufbau des Ladereglers 7 entsprechend vorteilhaft vereinfacht werden kann. In dem Schritt S11 des in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramms wird z. B. das Einschaltverhältnis der zweiten Schalteinrichtung 62 von 50-100% (variabel) auf 80-100% (fixiert) geändert.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer von dem Laderegler 7 durchgeführten Regelung darstellt.

Wenn in dem Schritt S1 bestätigt wird, daß der IG- Schalter EIN ist, werden die Spannungen VB1 und VB2 der ersten Batterie 2 und der zweiten Batterie 3 miteinan­ der verglichen und im Schritt S2 eine Entscheidung ge­ troffen. Wenn VB1 VB2 wird das Einschaltverhältnis D1 der ersten Schalteinrichtung 61 im Schritt S3 bei­ spielsweise auf 80-100% (fixiert) eingestellt. Wie vor­ angehend beschrieben, kann dieses Einschaltverhältnis D1 auf einen Wert eingestellt werden, der zuvor in Ab­ hängigkeit von den Kapazitäten der ersten Batterie 2 und der zweiten Batterie 3 oder in Abhängigkeit von ei­ ner Spannungsdifferenz zwischen der ersten Batterie 2 und der zweiten Batterie 3 bestimmt wurde. Das Ein­ schaltverhältnis D2 der zweiten Schalteinrichtung 62 wird auf 1-D1 (fixiert) eingestellt. Dann legt der La­ deregler 7 in dem Schritt S4 die Spannung VB1 der er­ sten Batterie 2 von dem Niedrigspannungswertausgangsan­ schluß 73 an den invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 82 der Stromerzeugungs-Regeleinrichtung 8. Der Schritt S10 stellt eine Verzögerungszeit zum Ver­ größern der Regelperiode zur Verfügung. Auf die Be­ schreibung der Schritte S5 bis S9 wurde verzichtet.

Wenn die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 kleiner als die Spannung VB2 der zweiten Batterie 3 ist, ermöglicht es diese Regelung, den Ladestrom, der der ersten Batte­ rie 2 zugeführt wird, immer größer zu machen, als der­ jenige, der der zweiten Batterie 3 zugeführt wird. Der Ladezustand der ersten Batterie 2 kann so mit höherer Zuverlässigkeit in einem guten Zustand gehalten werden.

Als erste und zweite Schalteinrichtung in dem Aufbau gemäß Fig. 1 können Relais verwendet werden. In diesem Fall ist die dritte Schalteinrichtung 81 mit einem Steueranschluß versehen und eine Schalteinrichtungs- Abschalteinrichtung zum Abgeben eines Steuersignals zu dem Steueranschluß der dritten Schalteinrichtung 81 ist in dem Laderegler 7 vorgesehen, um so die dritte Schalteinrichtung 81 zwangsweise abschalten zu können.

Eine weitere Betriebsart des Ladereglers 7 wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm gemäß Fig. 4 beschrie­ ben. Es wird angenommen, daß das Einschaltverhältnis D1 der ersten Schalteinrichtung 61 in den Schritten S3 und S6 dieses Flußdiagramms 100% beträgt und das Einschalt­ verhältnis D2 der zweiten Schalteinrichtung 62 im Schritt S8 100% beträgt. Wenn in dem Schritt S2 VB1 VB2 gilt, schaltet der Laderegler 7 in dem Schritt S3 nur die erste Schalteinrichtung 61 ein und speist die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 in dem Schritt S4 in die Stromerzeugungs-Regeleinrichtung 8 ein. Daher wird, bis in dem Schritt S2 auf VB1 VB2 entschieden wird, nur die erste Batterie 2 geladen. Wird anschließend im Schritt S2 auf VB1 < VB2 entschieden, wird die Spannung VB1 der ersten Batterie 2 mit der unteren Grenzspannung VAL verglichen und in dem Schritt S5 eine Entscheidung getroffen wird. Wenn VB1 < VAL gilt, wird nur die erste Schalteinrichtung 61 eingeschaltet und nur die erste Batterie 2 geladen, bis in dem Schritt S5 auf VB1 VAL entschieden wird. Wird in dem Schritt S5 auf VB1 VAL entschieden, wird nur die zweite Schalteinrichtung 62 in dem Schritt S8 eingeschaltet.

D.h., Ein- und Abschaltung der ersten Schalteinrichtung 61 und der zweiten Schalteinrichtung 62 wechseln in Ab­ hängigkeit davon, ob die Spannung der ersten Batterie 2 größer als die Spannung der zweiten Batterie 3 ist, wo­ bei die Spannungen dieser Batterien auf die erste Refe­ renzspannung Vref hin geregelt werden. Da Relais als Schalteinrichtungen benutzt werden, tritt in dem Fall, in dem die erste und die zweite Schalteinrichtung ge­ öffnet und geschlossen werden, während der Generator aktiv ist, das Problem auf, daß die Kontakte aufgrund der Unterbrechung des Ladestroms angegriffen werden. Deswegen ist eine Schalteinrichtungs-Abschalteinrich­ tung vorgesehen, um die dritte Schalteinrichtung 81 so abzuschalten, daß ein Feldstrom abgeschaltet wird, wenn die erste und die zweite Schalteinrichtung 61 und 62 öffnet bzw. schließt. Anstatt die Schalteinrichtung-Ab­ schalteinrichtung vorzusehen, kann eine Spannung, die größer als die erste vorbestimmte Spannung Vref ist, von dem Niedrigspannungswertausgangsanschluß 73 des La­ dereglers 7 abgegeben werden, um einen Feldstrom abzu­ schalten, wenn die erste und die zweite Schalteinrich­ tung 61 und 62 geöffnet und geschlossen wird.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Verwendung von Relais als erste und zweite Schalteinrichtung kann ein großer Verlust, der aufgrund der Verwendung von Lei­ stungshalbleitereinrichtungen mit einem Steueranschluß verursacht wird, einerseits und ein Abfall in der Lade­ spannung andererseits verhindert werden. Zudem kann in einem Fall, in dem die Spannung der ersten Batterie 2 absinkt und die Spannung der zweiten Batterie 3 hoch ist, beispielsweise aufgrund einer Überschreitung der Lebensdauer der ersten Batterie 2, die erste und die zweite Schalteinrichtung gleichzeitig eingeschaltet werden, um so die zweite Batterie 3 ebenfalls zum An­ laßzeitpunkt des Motors zu benutzen.

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel be­ schrieben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 wird das zweite Ausfüh­ rungsbeispiel beschrieben. Die in Fig. 5 gezeigten Be­ zugszeichen entsprechen den in Fig. 1 gezeigten, die das erste Ausführungsbeispiel darstellen.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß die erste und die zweite Schalteinrichtung 61 und 62 mit einer gleich­ richtenden Funktion ausgestattet sind. Wie in Fig. 5 gezeigt, enthält ein Gleichrichtungssatz 13 des Genera­ tors 1 nur eine unterpegelseitige Diodenbrücke, deren Anoden verbunden sind. Die erste und zweite Schaltein­ richtung 61 und 62 sind mit den Kathoden der entspre­ chenden Dioden des Gleichrichtungssatzes 13 verbunden.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Aufbaus der ersten und zweiten Schalteinrichtung 61 und 62 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Eine derartige Schalteinrichtung hat drei Thyristoren. Die Anoden der entsprechenden Thyristoren sind mit den Kathoden der entsprechenden Dioden des Gleichrichtungssatzes 13 verbunden. Die Gate-Anschlüsse der entsprechenden Thyristoren der er­ sten Schalteinrichtung 61 sind mit dem Schaltsteueran­ schluß 74 des Laderegler 7 verbunden. Die Gate-An­ schlüsse der verschiedenen Thyristoren der zweiten Schalteinrichtung 62 sind mit dem Schaltsteueranschluß 75 des Ladereglers 7 verbunden. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrie­ ben, unterliegt jeder Thyristor der Ein- und Ausschalt­ steuerung durch den Laderegler 7.

Die erste und die zweite Schalteinrichtung 61 und 62 des zweiten Ausführungsbeispiels sind derart aufgebaut, daß die oberpegelseitige Diodenbrücke, die in dem er­ sten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, und die erste oder die zweite Schalteinrichtung in einem Gehäuse ver­ eint sind, wodurch sich eine Reduzierung der Leistungs­ verluste ergibt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel wird nachstehend be­ schrieben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 wird das erfindungsge­ mäße dritte Ausführungsbeispiel beschrieben. Die in Fig. 7 gezeigten Bezugszeichen entsprechen den in den Fig. 1 und 5 gezeigten, wobei diese Figuren jeweils das erste und zweite Ausführungsbeispiel darstellen.

Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel darin, daß der Läufer des Wechselstromgenerators 1 aus einem Permanentmagneten 12 gebildet ist. Wenn der Läufer aus einem Permanentmagneten gebildet ist, kann die Regelung der Leistungserzeugung des Wechselstromgenerators 1 an­ ders als bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbei­ spiel nicht durch Einstellung des Wertes eines Stromes, der durch die Feldwicklung 12 fließt, mittels der Stromerzeugungs-Regeleinrichtung 8 erfolgen. Wenn der Motor läuft, erzeugt der Wechselstromgenerator 1 immer elektrische Energie. Daher ist der Laderegler derart aufgebaut, daß wenn die Spannung VB1 der ersten Batte­ rie 2 oder die Spannung VB2 der zweiten Batterie 3 eine erste vorbestimmte Spannung Vref oder eine dritte vorbestimmte Spannung, die größer als die erste vorbe­ stimmte Spannung Vref ist (obere Grenzspannung), überschreitet, eine Schalteinrichtung zum Steuern eines Ladestroms der Batterie, deren Spannung wie vorstehend beschrieben zu hoch ist, abgeschaltet werden kann. Auf diesem Weg ist es möglich, die Batterie vor einer Über­ ladung zu schützen. Wenn die Spannungen beider, der er­ sten und der zweiten Batterie die obere Grenzspannung überschreiten, wird der Generator 1 in einen Nicht-La­ destrom-Erzeugungszustand gebracht und die Spannung an seinem Ausgangsanschluß wird zu einer hohen Spannung. Wenn die Spannung entweder der ersten oder der zweiten Batterie unter die obere Grenzspannung fällt, wird der Ladevorgang derjenigen Batterie mit der niedrigeren Spannung erneut begonnen und die Spannung des Ausgangs­ anschluß des Wechselstromgenerators wird wieder zu der vorbestimten Spannung.

Bei der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung ist die Lastseite in zwei Systemteile aufgeteilt, bei­ spielsweise wie vorstehend beschrieben in Last und Bat­ terie des Anlaßsystems und in Last und Batterie des üb­ rigen Systems. Zudem hat die Stromversorgungs­ einrichtung eine Laderegeleinrichtung. Die Laderegel­ einrichtung erfaßt die Spannung beider Batterien. Die mit der Funktion zum vorrangigen Laden der Batterie des Anlassersystems ausgestattete Laderegeleinrichtung steuert den Betrieb von zwei Schalteinrichtungen, um zwischen dem Ladevorgang der beiden Systeme umzuschal­ ten. Als Ergebnis ergeben sich die folgenden Auswirkun­ gen.

Ein einzelner, Drei-Phasen-Wechselstromgenerator zur Spannungserzeugungs kann Ströme an zwei Batterien abge­ ben, beispielsweise parallel an eine Batterie für ein Anlassersystem und an eine Batterie für ein Nicht-An­ lassersystem bzw. ein sonstiges System. Zudem wird die Batterie zum Anlassen mit Vorrang geladen, indem ein unterer Spannungsgrenzwert eingestellt wird. Weiterhin kann mittels der Regelung der Ladespannung ein Überla­ den oder ein Entladen verhindert werden und ein zuver­ lässiger Motor-Anlaßvorgang ist immer ermöglicht.

Eine Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge hat eine erste und eine zweite Schalteinrichtung 61, 62 zum Regeln von Ladeströmen, die von einem Gleichrichter 13 eines Generators 1 zu einer ersten und einer zweiten Batterie 2, 3 mit gleichen Leerlaufspannungen fließen, und eine dritte Schalteinrichtung 81 zum Regeln eines durch eine Feldwicklung 12 des Generators 1 fließenden Stroms umfaßt. Die dritte Schalteinrichtung 81 wird hinsichtlich ihres Ein- und Ausschaltzustandes unter Berücksichtigung der niedrigeren Spannung von der ersten oder der zweiten Batterie 2, 3 gesteuert. Die erste und die zweite Schalteinrichtung 61, 62 werden hinsichtlich ihres Ein- und Abschaltzustandes auf der Basis eines Wirkungsfaktors gesteuert, der basierend auf einem Spannungsunterschied zwischen der ersten und der zweiten Batterie 2, 3 eingestellt wurde. Wenn die Spannung der ersten Batterie 2 gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Spannung wird, unterhalb der ein Anlassen eines Motors Komplikationen verursacht, wird der Wirkungsfaktor der ersten Schalteinrichtung erhöht, um so die erste Batterie 2 mit Vorrang zu laden, unab­ hängig davon, ob die Spannung der ersten Batterie 2 größer als die Spannung der zweiten Batterie 3 ist oder nicht.

Claims (11)

1. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge, gekenn­ zeichnet durch eine erste und eine zweite Batterie (2, 3), die beide mittels eines Fahrzeug-Wechselstromgene­ rators (1) geladen werden, und eine Laderegeleinrich­ tung (7), die die Spannungen der ersten und der zweiten Batterie erfaßt, einen Spannungsabfall der ersten Bat­ terie mit einem Spannungsabfall der zweiten Batterie vergleicht, und die einen Wirkungsfaktor eines La­ destroms, der von dem Generator zu derjenigen der Bat­ terien fließt, die einen gegenüber der anderen Batterie größeren Spannungsabfall aufweist, derart einstellt, daß die erste und die zweite Batterie gleich geladen werden.

2. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Batte­ rie (2) eine Batterie für ein Anlassersystem aufweist, die zum Speisen eines Anlassermotors dient, und daß die Laderegeleinrichtung (7) eine derartige Regelung durch­ führt, daß die erste Batterie (2) mit Vorrang geladen werden kann, wenn die Spannung der ersten Batterie (2) niedriger als eine zuvor bestimmte untere Grenzspannung ist.

3. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeugen nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Batterie (2, 3) gleiche Leerlaufspannungen auf­ weisen und daß die Laderegeleinrichtung (7) die Span­ nungen der ersten und der zweiten Batterie (2, 3) miteinander vergleicht und eine derartige Regelung durchführt, daß diejenige Batterie, die die niedrigere Spannung hat, mit Vorrang geladen wird, wenn nicht die Spannung der ersten Batterie (2) niedriger als eine zuvor bestimmte untere Grenzspannung ist.

4. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge, gekenn­ zeichnet durch einen Wechselstromgenerator (1) mit ei­ ner Ankerwicklung (11) und einer Feldwicklung (12), der mittels einer Gleichrichtungseinrichtung (13) einen von der Ankerwicklung (11) erzeugten Wechselstrom in einen Gleichstrom wandelt und abgibt, eine erste und eine zweite Batterie (2, 3), eine erste Schalteinrichtung (61), die zwischen der ersten Batterie (2) und der Gleichrichtungseinrichtung (13) zum Regeln eines von der Gleichrichtungseinrichtung (13) zu der ersten Bat­ terie (2) fließenden Stroms geschaltet ist, einer zwei­ ten Schalteinrichtung (62), die zwischen der zweiten Batterie (3) und der Gleichrichtungseinrichtung (13) zum Regeln eines von der Gleichrichtungseinrichtung (13) zu der zweiten Batterie (3) fließenden Stroms, ge­ schaltet ist, eine Stromerzeugungs-Regeleinrichtung (8, 12) zum Regeln eines durch die Feldwicklung (12) des Generators (1) fließenden Stroms unter Berücksichtigung der Spannungswerte der ersten und der zweiten Batterie (2, 3), um derart eine Leistungsabgabe des Generators (1) einzustellen, und eine Laderegeleinrichtung (7) zum Einstellen der Wirkungsfaktoren der ersten und der zweiten Schalteinrichtung (61, 62) unter Berück­ sichtigung der Spannungsabfälle der ersten und der zweiten Batterie (2, 3), um derart die der ersten und der zweiten Batterie (2, 3) zugeführten Ladeströme ein­ zustellen.

5. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Batte­ rie (2) eine Batterie für ein Anlassersystem aufweist, die zum Speisen eines Anlassermotors dient, und daß die Laderegeleinrichtung (7) eine derartige Regelung durch­ führt, daß die erste Batterie (2) mit Vorrang geladen werden kann, wenn die Spannung der ersten Batterie (2) niedriger als eine zuvor bestimmte untere Grenzspannung ist.

6. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Batterie (2, 3) gleiche Leerlaufspannungen auf­ weisen und daß die Laderegeleinrichtung (7) die Span­ nungen der ersten und der zweiten Batterie (2, 3) miteinander vergleicht, und eine derartige Regelung durchführt, daß diejenige Batterie, die eine niedrigere Spannung aufweist, mit Vorrang geladen werden kann, wenn nicht die Spannung der ersten Batterie (2) niedri­ ger als eine zuvor bestimmte untere Grenzspannung ist.

7. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge nach An­ spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerzeu­ gungs-Regeleinrichtung (8) eine dritte Schalteinrich­ tung aufweist, die dazu dient, einen Strom durch die Feldwicklung (12) des Generators (1) derart fließen zu lassen, daß die niedrigere der Spannungen der ersten und der zweiten Batterie (2, 3) auf einer ersten vorbe­ stimmten Spannung gehalten wird, die größer als die un­ tere Grenzspannung ist.

8. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge, gekenn­ zeichnet durch eine Wechselstromgenerator (1) mit einem aus einem Permanentmagneten (12) gebildeten Läufer, wo­ bei der Wechselstromgenerator (1) mittels einer Gleich­ richtungseinrichtung (13) einen Wechselstrom, der mit­ tels einer Ankerwicklung (11) unter Ausnutzung des von dem Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flusses erzeugt wurde, in einen Gleichstrom wandelt und abgibt, eine erste und eine zweite Batterie (2, 3), eine erste Schalteinrichtung (61), die zur Regelung eines von der Gleichrichtungseinrichtung (13) zu der ersten Batterie (2) fließenden Stromes zwischen die erste Batterie (2) und die Gleichrichtungseinrichtung (13) geschaltet ist, eine zweite Schalteinrichtung (62), die zur Regelung eines von der Gleichrichtungseinrichtung (13) zu der zweiten Batterie (3) fließenden Stromes zwischen die zweite Batterie (3) und die Gleichrichtungseinrichtung (13) geschaltet ist, und eine Laderegeleinrichtung (7), die unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls der er­ sten und der zweiten Batterie (2, 3) zwischen Ein- und Abschaltung der ersten und der zweiten Schalteinrich­ tung (61, 62) schaltet und eine derartigen Regelung durchführt, daß ein Ladestrom abwechselnd der ersten und der zweiten Batterie (2, 3) zugeführt wird.

9. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge nach An­ spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Batte­ rie (2) eine Batterie eines Anlaßsystems enthält, die zum Speisen eines Anlaßmotors dient, und daß die Lade­ regeleinrichtung (7) eine derartige Regelung durch­ führt, daß die erste Batterie (2) mit Vorrang geladen werden kann, wenn die Spannung der ersten Batterie (2) niedriger als eine zuvor bestimmte untere Grenzspannung ist.

10. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge nach An­ spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Batterie (2, 3) gleiche Leerlaufspannungen auf­ weisen, und daß die Laderegeleinrichtung (7) die Span­ nungen der ersten und der zweiten Batterie (2, 3) miteinander vergleicht und eine derartige Regelung durchführt, daß diejenige Batterie, die eine niedrigere Spannung aufweist, mit Vorrang geladen werden kann, wenn nicht die Spannung der ersten Batterie (2) niedri­ ger als eine zuvor bestimmte untere Grenzspannung ist.

11. Stromversorgungseinrichtung für Fahrzeuge nach An­ spruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderegel­ einrichtung (7) eine derartige Regelung durchführt, daß sowohl die erste als auch die zweite Schalteinrichtung abgeschaltet wird, wenn die Spannung sowohl der ersten als auch der zweiten Batterie (2, 3) eine zuvor bestimmte obere Grenzspannung überschreitet.