DE4418529A1 - Ladetrennschalter für eine Zusatzbatterie - Google Patents

Ladetrennschalter für eine Zusatzbatterie

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Description

Die Erfindung betrifft einen Ladetrennschalter für eine Zusatzbatterie im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuerung und Schaltung des Ladestroms über MOSFETs erfolgt.
Zur Entlastung der Umwelt von Abgasen von Ottomotoren sind geregelte Katalysatoren in Kraftfahrzeugen vorgeschrieben. Ein derartiger Katalysator arbeitet erst dann zuverlässig, wenn er die Betriebstemperatur erreicht hat. In der Startphase des Ottomotors ist also die Reinigung der Abgase unzureichend.
Bekannt ist ein Heizkatalysator, der durch eine elektrische Heizung auf die erforderliche Betriebstemperatur aufgeheizt wird. Die notwendigen Heizströme betragen bis zu 350 A. Ein derartiger Strom kann nicht aus der Bordbatterie entnommen werden. Eine notwendige Zusatzbatterie muß ständig nachgeladen werden. Der Ladestrom der Zusatzbatterie muß geschaltet und geregelt werden, um das Bordnetz nicht zu überlasten. Als regelbare Schalter eignen sich MOSFETs.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst geringe Belastung des Bordnetzes und eine möglichst geringe Verlustleistung bei einer möglichst kurzen Wiederaufladezeit durch den Ladebetrieb für die Zusatzbatterie zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ladestrecke einen Widerstand für die Bestimmung des Ladestromes enthält und daß aus dem gemessenen Stromwert und den Spannungen des Bordnetzes sowie der Zusatzbatterie der zulässige Ladestrom berechnet und entsprechend durch ein Steuersignal eine Torspannung an den MOSFETs eingestellt wird.
Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als durch Steuerung der Torspannung an den MOSFETs der Ladestrom auf den zulässigen Wert eingestellt bzw. geregelt wird. Dadurch kann die Belastung des Bordnetzes minimiert und der Zusammenhang zwischen Ladedauer und Verlustleistung im Ladetrennschalter optimiert werden.
Eine sichere Steuerung der MOSFETs wird dadurch erreicht, daß zur Spannungserhöhung des Steuersignals ein Pegelwandler vorgesehen ist. So erreicht man immer die vergleichsweise hohe notwendige Torspannung.
Eine anpassungsfähige Steuerspannung wird dadurch erzielt, daß das Steuersignal ein pwm-Signal ist.
Die notwendige Steuergleichspannung wird dadurch erzielt, daß zur Bildung der Torspannung ein Tiefpaß 2. Ordnung für das pwm-Signal vorgesehen ist.
Schädigung der MOSFETs durch Kurzschlußströme über parasitäre Inversdioden bei Verpolung des Bordnetzes werden dadurch vermieden, daß die Anschaltung des Bordnetzes über eine Verpolschutzschaltung erfolgt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand eines Schaltbildes dargestellt und beschrieben.
Der Ladestromschalter ist über einen Verpolschutz 1 an das Bordnetz angeschlossen. Der Ladestromkreis enthält einen von dem Verpolschutz 1 geschalteten Schaltkontakt 2 und einen Widerstand 5. In Reihe zu dem Schaltkontakt 2 befindet sich ein Lastschalter 3 mit einer Vielzahl von MOSFETs 30, deren Torelektroden 4 in noch näher zu beschreibender Weise angesteuert werden. Über den Lastschalter 3 fließt der Ladestrom für eine Zusatzbatterie.
Die Regelung des Ladestromes für die Zusatzbatterie erfolgt mit Hilfe eines Mikrocomputers µC. Der Mikrocomputer erfaßt die Spannung A₁ des Bordnetzes und die Spannung A₂ der Zusatzbatterie. Der Ladestrom fließt über den Widerstand 5. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 5 ist ein Maß für den Ladestrom. Dieser Spannungsabfall wird mit einem als Spannungslupe arbeitenden Operationsverstärker 6 gemessen und ebenfalls in den Mikrocomputer µC eingegeben. Aus den Spannungen A₁ und A₂ wird der zulässige Ladestrom bestimmt und mit dem aktuellen Ladestrom verglichen.
Als Stellgröße wird ein pwm-Signal erzeugt. Dasselbe wird in einem Pegelwandler 7 auf den für die Steuerung der Torelektroden 4 erforderlichen Wert erhöht und in einem Tiefpaß 2. Ordnung 8 in eine Gleichspannung zur Steuerung der Torelektroden 4 umgewandelt. Man kann so den Ladestrom immer auf einem zulässigen Wert halten.

Claims (5)

1. Ladetrennschalter für eine Zusatzbatterie im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuerung und Schaltung des Ladetroms über MOSFETs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestrecke einen Widerstand (5) für die Bestimmung des Ladestromes enthält und daß aus dem gemessenen Stromwert und den Spannungen des Bordnetzes sowie der Zusatzbatterie der zulässige Ladestrom berechnet und entsprechend durch ein Steuersignal eine Torspannung an den MOSFETs (30) eingestellt wird.
2. Ladetrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spannungerhöhung des Steuersignals ein Pegelwandler vorgesehen ist.
3. Ladetrennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal ein pwm-Signal ist.
4. Ladetrennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Torspannung ein Tiefpaß 2. Ordnung (8) für das pwm- Signal vorgesehen ist.
5. Ladetrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschaltung des Bordnetzes über eine Verpolschutzschaltung (1) erfolgt.
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