DE4422256A1 - Bordnetz für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Bordnetz für ein Kraftfahrzeug

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Rainer Mertl
Erhard Otto
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einem spannungsgeregelten Generator, einem Primär­ system, das einen primären Energiespeicher sowie minde­ stens einen primären Energieverbraucher enthält, und einem parallelgeschalteten Sekundärsystem, das einen se­ kundären Energiespeicher sowie mindestens einen sekun­ dären Energieverbraucher enthält.
Aus der DE 38 41 769 C1 ist ein derartiges Bordnetz be­ kannt. Bei diesem bekannten Bordnetz sind der primäre En­ ergiespeicher, nämlich hier die Starterbatterie und der sekundäre Energiespeicher, nämlich hier die Bordnetzbat­ terie miteinander verbunden, sobald der Generator arbei­ tet. Dies hat bei geringer Generatorstromzufuhr den Nach­ teil, daß die Bordnetzbatterie durch Ladungsausgleich auf Kosten der Starterbatterie geladen wird, wenn der Ladezu­ stand der Bordnetzbatterie schlechter als der der Star­ terbatterie ist.
Bei dem bekannten Bordnetz ist auch zwischen der Bord­ netzbatterie und den Bordnetzverbrauchern (sekundären Energieverbrauchern) und dem übrigen Teil des Bordnetzes ein Schalter angebracht, der bei Generatorstillstand ge­ öffnet wird, sobald die Starterbatteriespannung unter einen zulässigen Grenzwert sinkt. Diese Maßnahme schützt die Starterbatterie (primärer Energiespeicher) nur bei Generatorstillstand vor einer vollständigen Entladung und läßt zudem eine Teilentladung der Starterbatterie zu. Bei Fahrtbeginn nimmt die Belastung der Starterbatterie zu, wenn ein Ladungsausgleich der beiden Batterien zuungun­ sten der Starterbatterie stattfindet. Dies kann im Ex­ tremfall zur vollständigen Entladung oder Zerstörung des primären Energiespeichers, nämlich hier der Starterbatte­ rie führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, stets einen optimalen Ladezustand des primären Energiespeichers sicherzustel­ len.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der sekundäre Energiespeicher relativ zum primären Ener­ giespeicher räumlich näher beim Generator angeordnet ist und von diesem über einen in einer Reglereinheit enthaltenen regelbaren Widerstand aufgeladen wird und daß der sekundäre Energiespeicher direkt an den Generator angeschlossen ist.
Beim erfindungsgemäßen Bordnetz ist der auf positivem Po­ tential liegende Anschluß des Sekundärsystems über den regelbaren Widerstand der Reglereinheit mit dem nicht geerdeten Anschluß des Generators und über diesen mit dem auf positivem Potential liegenden Anschluß des Primärsy­ stems verbunden. Der Widerstandswert des regelbaren Wi­ derstandes wird dabei von der Reglereinheit in Abhängig­ keit von der Spannung des primären Energiespeichers, von der Spannung des sekundären Energiespeichers sowie in Ab­ hängigkeit vom Ladestrom des Generators geregelt.
Durch diesen regelbaren Widerstand, der durch mehrere hintereinander- bzw. parallelgeschaltete Feldeffekttran­ sistoren gebildet sein kann, wird erreicht, daß beide Energiespeicher im gleichen Maße geladen werden, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Energiespeicher führt. Ferner wird durch starkes Anheben des Widerstandswertes des regelbaren Widerstandes erreicht, daß zwischen den beiden Energiespeichern nahezu kein Ausgleichsstrom fließen kann.
Darüber hinaus wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbil­ dung der Erfindung der Ladestrom des sekundären Energie­ speichers durch den regelbaren Widerstand der Reglerein­ heit auf einen maximal zulässigen Stromstärkewert be­ grenzt. Durch diese Regelung des Ladestromes des sekun­ dären Energiespeichers findet ferner eine Stabilisierung der Spannung im Primärsystem statt.
Schließlich wird gemäß einer weiteren Fortbildung der Er­ findung die Steilheit des Anstiegs bzw. des Abfalls des Ladestroms des sekundären Energiespeichers durch den regelbaren Widerstand der Reglereinheit auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt. Es werden dadurch die störenden elektromagnetischen Abstrahlungen auf ein Minimum verrin­ gert.
Ein weiterer entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Bordnetzes liegt darin, daß auf Wunsch einer der beiden Energiespeicher mit Priorität geladen werden kann.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert.
Bei dem in der Figur dargestellten Bordnetz für ein Kraftfahrzeug ist ein spannungsgeregelter Generator 1, beispielsweise ein Gleichstromgenerator oder ein mit einem Gleichrichter versehener Wechselstromgenerator, mit seinem einen Anschluß 2 an Erdpotentional und mit seinem anderen Anschluß 3 mit einem Primärsystem 4 und einem Sekundärsystem 5 verbunden. Das Primärsystem 4 enthält einen primären Energiespeicher 6 sowie mindestens einen primären Energieverbraucher 7 beispielsweise in Form eines elektrischen Anlassers einer Kraftfahrzeug- Brennkraftmaschine.
Das zum Primärsystem 4 elektrisch parallelgeschaltete Se­ kundärsystem 5 enthält eine Reglereinheit 8 mit einem regelbaren Widerstand, beispielsweise in Form von hinter­ einander geschalteten Feldeffekttransistoren, über den der Generator 1 mit dem sekundären Energiespeicher 9 so­ wie mit mindestens einem sekundären Energieverbraucher 10 verbunden ist. Der sekundäre Energieverbraucher 10 kann beispielsweise die elektrische Heizeinrichtung eines Ab­ gaskatalysators einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine sein. Der in der Reglereinheit 8 enthaltene regelbare Wi­ derstand wird in Abhängigkeit von der Spannung des pri­ mären und/oder sekundären Energiespeichers 6 und/oder 9 sowie in Abhängigkeit vom Ladestrom des Generators 1 der­ art angesteuert, daß während des Ladevorganges entweder beide Energiespeicher im gleichen Maße oder auf Wunsch der primäre Energiespeicher 6 des Primärsystems mit Vor­ rang vor dem sekundären Energiespeicher 9 des Sekundärsy­ stems 5 geladen wird.
Durch den regelbaren Widerstand der Reglereinheit 8 kann ferner der Ladestrom des sekundären Energiespeichers 9 auf einen maximal zulässigen Stromstärkewert begrenzt werden.
Darüber hinaus wird durch den regelbaren Widerstand der Reglereinheit 8 die Steilheit des Anstiegs bzw. des Ab­ falls des Ladestroms des sekundären Energiespeichers 9 auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt. Dadurch wer­ den die störenden elektromagnetischen Einflüsse des Bord­ netzes auf ein Minimum begrenzt. Schließlich wird beim erfindungsgemäßen Bordnetz auch die sog. Bordnetzoberwei­ ligkeit durch Stabilisierung der Spannung des Primärsy­ stems sowie des Sekundärsystems auf ein Minimum redu­ ziert.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß durch das erfindungsgemäße Bordnetz ein stets optimaler Ladezustand des primären Energiespeichers 6 erreicht und durch die Verhinderung von unerwünschten Ausgleichsströmen zwischen dem primären Energiespeicher und dem sekundären Energie­ speicher eine Erhöhung der Lebensdauer der einzelnen Energiespeicher erzielt wird.

Claims (5)

1. Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einem spannungs­ geregelten Generator, einem Primärsystem, das einen primären Energiespeicher sowie mindestens einen pri­ mären Energieverbraucher enthält, und einem paral­ lelgeschalteten Sekundärsystem, das einen sekundären Energiespeicher sowie mindestens einen sekundären Energieverbraucher enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Energie­ speicher (9) relativ zum primären Energiespeicher (6) räumlich näher beim Generator (1) angeordnet ist und von diesem über einen in einer Reglereinheit (8) enthaltenen regelbaren Widerstand aufgeladen wird und daß der primäre Energiespeicher (9) direkt an den Generator (1) angeschlossen ist.
2. Bordnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglereinheit (8) als Eingangsgrößen die jeweiligen Werte der elektri­ schen Spannung des Primärsystems (4) und des Sekun­ därsystems (5) sowie den Stromstärkewert des La­ destroms des Generators (1) erhält.
3. Bordnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom des sekun­ dären Energiespeichers (9) durch den regelbaren Wi­ derstand der Reglereinheit (8) auf einen maximal zu­ lässigen Stromstärkewert begrenzt wird.
4. Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steilheit des An­ stiegs bzw. des Abfalls des Ladestroms des sekun­ dären Energiespeichers (9) durch den regelbaren Wi­ derstand der Reglereinheit (8) auf einen maximal zu­ lässigen Wert begrenzt wird.
5. Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Widerstand der Reglereinheit (8) durch mehrere hintereinander- bzw. parallelgeschaltete Feldeffekttransistoren ge­ bildet ist.
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