DE69204885T2

DE69204885T2 - Elektrische Versorgungsschaltung mit zwei-Betriebsspannungen zur verbesserten Fehlermeldung, namentlich für Kraftfahrzeug.

Info

Publication number: DE69204885T2
Application number: DE69204885T
Authority: DE
Inventors: Frederic Brandy; Pierre Perrier; Jean-Marie Pierret
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: EP0509914A1; EP0509914B1; US5245267A; ES2079811T3; DE69204885D1; FR2675644B1; FR2675644A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Schaltungen zu Wechselstromgeneratoren für die Ladung von Batterien im Kraftfahrzeugbereich.
Wie hinreichend bekannt ist, kann in einer solchen Generatorschaltung eine Kontrollampe vorgesehen sein, die auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet wird und deren Aufgabe darin besteht, vor allem einen Selbsterregungsfehler des Wechselstromgenerators anzuzeigen. Die Kontrollampe wird herkömmlicherweise zwischen der Spannung VD+, die von der Hilfsgleichrichterbrücke (Trio-Dioden) des Wechselstromgenerators abgegeben wird, und der Spannung VB+ an der Plusklemme der Batterie angeschlossen. Sie wird nur dann ausgeschaltet, wenn diese Spannungen nahe beieinander liegen.
Es besteht gegenwärtig eine Tendenz, in Kraftfahrzeugen ein doppeltes Stromnetz mit zwei Wechselstromgeneratoren zu benutzen, die mit zwei Batterien verbunden sind. Ein solches Stromnetz mit zwei Betriebsspannungen bietet eine Reihe von Vorteilen. Zum einen wird durch die Verdoppelung der Versorgungsspannung für Bordvorrichtungen mit hohem Stromverbrauch (das Stromnetz mit zwei Betriebsspannungen kann beispielsweise 28 Volt anstelle der herkömmlichen 14 Volt zwischen zwei seiner Klemmen abgeben) der Stromverbrauch weitgehend halbiert, was wiederum die Möglichkeit schafft, elektrische Leiter mit kleinerem Querschnitt zu verwenden, die entsprechend wirtschaftlicher sind. Dazu kommt, daß im Falle der Stromversorgung von Elektromotoren, deren Drehrichtung umkehrbar sein muß, die zugehörigen Umschaltmittel durch die Verfügbarkeit von zwei Spannungen, und zwar ±14 Volt, vereinfacht werden können. Für den Fall, daß das Fahrzeug Scheinwerfer mit Entladungslampen besitzt, kann die Hochspannungsversorgungsschaltung dieser Lampen mit einer zweimal höheren Gleichspannung arbeiten, was bedeutet, daß bestimmte Bauteile, insbesondere der Aufspanntransformator, der herkömmlicherweise in derartigen Schaltungen vorgesehen ist, mit einem geringeren Platzbedarf und Kostenaufwand ausgewählt werden können.
Ein unmittelbarer Ansatz hinsichtlich der Fehlermeldung in einem derartigen Stromnetz mit zwei Betriebsspannungen besteht darin, zwei Kontrollampen vorzusehen, die den beiden Generatorschaltungen zugeordnet sind. Es kann sich jedoch aus Gründen im Zusammenhang mit den Herstellungskosten oder aus Platzmangel als ungünstig oder schwierig herausstellen, auf dem Armaturenbrett Anordnungsstellen für zwei Lampen vorzusehen.
Die DE-A-2 101 270 schlägt eine Lösung mit einer einzigen Kontrollampe für eine Schaltung mit zwei Wechselstromgeneratoren vor, die für die Ladung einer einzigen Batterie parallel geschaltet sind.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltung vorzuschlagen, bei der eine einzige Kontrollampe für zwei Generatorschaltungen verwendet werden kann, die zwei in Serie geschalteten Batterien zugeordnet sind, ohne daß dadurch der Aufwand oder die Kosten für diese Schaltungen merklich erhöht würden.
Zu diesem Zweck bezieht sie sich auf eine Generatorschaltung mit zwei Betriebsspannungen, bestehend aus zwei Wechselstromgeneratoren, die jeweils einer von zwei miteinander in Serie geschalteten Batterien zugeordnet sind, und zwei Steuerungsmitteln für den Erregerstrom der Wechselstromgeneratoren, die jeweils eine Gleichspannung erhalten, die von einer jedem Wechselstromgenerator zugeordneten Hilfsgleichrichterbrücke kommt, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine einzige Funktionskontrollampe enthält, die einerseits mit einer Klemme einer ersten Batterie verbunden ist, die entgegengesetzt zu der anderen Batterie angeordnet ist, und andererseits zum einen mit einer Hilfsgleichrichterbrücke der anderen Batterie über ein Spannungsverschiebemittel, das in der Lage ist, einen Strom in der Lampe fließen zu lassen, wenn die Spannung an seinen Klemmen größer als ein vorgegebener Wert und in etwa gleich der Nennspannung der ersten Batterie ist, sowie zum anderen mit der Hilfsgleichrichterbrücke der ersten Batterie über ein in einer Richtung leitendes Mittel, das einen Strom daran hindert, von einer Hilfsgleichrichterbrücke zur anderen zu fließen.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die als Beispiel ohne einschränkende Wirkung und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung angeführt wird, auf der die einzige Figur ein Gesamtschaltbild einer Schaltung zu zwei Wechselstromgeneratoren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Figur wird eine Schaltung mit zwei Betriebsspannungen dargestellt, die zwei Drehstromgeneratoren A und A' enthält, die zwei Batterien B und B' zugeordnet sind. Der Pluspol von B ist mit dem Minuspol von B' verbunden, wobei diese Verbindung an die Masse gelegt ist. Auf diese Weise verfügt man im Verhältnis zur Masse über eine Spannung ±V sowie zwischen der Minusklemmen von B und der Plusklemme von B' über eine Spannung von 28 V, beispielsweise mit V = 14 Volt (oder etwas weniger je nach dem Ladungszustand der Batterien).
Jedem Generator A und A' sind herkömmlicherweise eine Hauptgleichrichterbrücke (Dioden D bzw. D') und eine Hilfsgleichrichterbrücke (Trio-Dioden Dt bzw. Dt') zugeordnet. Die Ausgangspotentiale der Hilfsgleichrichterbrücken werden mit VD+ bzw. VD+' bezeichnet.
Der Generator A ist mit einer Regelschaltung REG bestückt, die an den Ausgang seiner Hilfsgleichrichterbrücke, an eine erste Klemme einer Erregerwicklung Lex des Generators A und an die Minusklemme von B angeschlossen ist. Die zweite Klemme von Lex ist mit der Plusklemme von B, das heißt mit der Masse verbunden. Zwischen dem gemeinsamen Anschluß der Trio- Dioden Dt und der Minusklemme von B ist ein Widerstand R vorgesehen. Außerdem ist eine Diode D1 in Durchlaßrichtung zwischen der ersten Klemme von Lex und der Masse angeschlossen.
Der Generator A' ist mit einer Regelschaltung REG' ausgestattet, die an seine Hilfsgleichrichterbrücke, an die Masse und an eine erste Klemme der Erregerwicklung Lex' von A' angeschlossen. Die zweite Klemme von Lex' ist mit der Masse verbunden. Zwischen dem gemeinsamen Anschluß der Trio-Dioden Dt' und der Masse ist ein Widerstand R' angeschlossen.
Ein als Schalter dargestellter Zündschlüssel ist zwischen der Plusklemme von B' und einer ersten Klemme einer Kontrollampe LT angeschlossen. Eine Zenerdiode Dz mit geeigneter Durchbruchspannung ist in Durchlaßrichtung zwischen dem Ausgang der Hilfsgleichrichterbrücke des ersten Generators A und der zweiten Klemme der Kontrollampe LT angeschlossen. Darüber hinaus ist eine Diode D2 in Durchlaßrichtung zwischen der genannten zweiten Kleemme von LT und dem Ausgang der Hilfsgleichrichterbrücke des zweiten Generators A' angeschlossen.
Die Durchbruchspannung von Dz wird annähernd gleich der Spannung V gewählt, das heißt im vorliegenden Beispiel etwa 14 Volt. Bei der Diode D2 handelt es sich um eine gewöhnliche Diode mit einem minimalen Vorwärtsspannungsabfall. Bei der Diode D1 handelt es sich um eine Freilaufdiode, die mit der Erregerwicklung Lex verbunden ist.
Es folgt nun eine Erklärung der Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Schaltung. Im gesamten Verlauf dieser Erklärung sind die angegebenen Spannungswerte jeweils auf die Masse bezogen.
Wenn der Zündschlüssel CL geschlossen und der erste Generator A' noch nicht eingeschaltet ist, ist die Spannung Vd+' nicht festgelegt, und der Regler REG' befindet sich in Vollerregungsposition, das heißt sein Leistungstransistor, der die Wicklung Lex mit Strom versorgt, ist vollkommen durchlassend, was wiederum eine Verbindung mit schwachem spezifischen Widerstand zwischen dem Ausgang der Hilfsgleichrichterbrücke von A' und der ersten Klemme von Lex' bedeutet. Daher kann ein Strom von der Plusklemme von B' aus über CL, LT, D2, REG' und Lex' bis zur Masse fließen. Die von diesem Strom durchflossene Lampe leuchtet folglich auf.
Für den Fall, daß eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen dem Regler REG' und der Erregerwicklung Lex' oder im Bereich des Leistungstransistors von REG' vorliegt, fließt dennoch ein Strom durch CL, LT, D2 und R', so daß die Lampe trotzdem aufleuchtet, unter Umständen mit einer geringeren Helligkeit. Der Fehler wird also angezeigt.
Dabei ist folgendes zu beachten: Wenn in der vorstehend beschriebenen Konstellation (Zündschlüssel geschlossen, A' nicht eingeschaltet) A eingeschaltet ist, dann ist das Potential VD+ etwa 14 Volt größer als das an der Minusklemme von V anliegende Potential von -14 Volt, so daß es in der Nähe von 0 Volt liegt. Da die Zenerdiode Dz eine Durchbruchspannung von etwa 14 Volt besitzt, fließt folglich kein Strom durch sie hindurch.
Falls A nicht eingeschaltet, A' hingegen eingeschaltet ist, dann ist das Potential VD+ nicht festgelegt, und an den Klemmen der Diode Dz stellt sich eine Spannung (in einer Größenordnung von 28 Volt) ein, die größer als ihre Durchbruchspannung ist. Da Dz dann durchlassend ist, kann ein Strom durch CL, LT, Dz und R (sowie gegebenenfalls durch REG parallel zu R) fließen, so daß die Lmape aufleuchtet. Dabei ist zu beachten, daß in diesem Falle die Stromversorgung der Lampe unter einer Spannung von etwa 14 Volt erfolgt, da die Diode Dz etwa die Hälfte der Spannung von 28 Volt zwischen den Enden der vor stehend beschriebenen Strombahn aufnimmt.
Die Diode D2 soll verhindern, daß ein Strom in Dz von der Hilfsgleichrichterbrücke des Generators A' aus fließt, wenn dieser eingeschaltet ist.
In der Konstellation, in der sowohl A als auch A' nicht eingeschaltet sind, leuchtet die Lampe aufgrund eines Stroms auf, der entweder in der Strombahn CL, LT, D2, REG', Lex' (bzw. R') oder in der Strombahn CL, LT, Dz, R (bzw. REG), Lex (bzw. R) oder in diesen beiden Strombahnen gleichzeitig fließt, wobei die Verteilung des Stroms zwischen ihnen hauptsächlich von den Kenndaten der Leistungsstufen von REG und REG', der Diode Dz und der beiden Batterien B und B' abhängig ist.
Die Lampe LT leuchtet ebenfalls auf, wenn im Bereich eines der beiden Generatoren eine unzureichende Erregung oder einfach nur eine Unterbrechung im Erregerstromkreis vorliegt.
Wenn nun die beiden Generatoren normal funktionieren, ist die Spannung VD+ etwa +14 Volt größer als die an der Minusklemme von B anliegende Spannung von -14 Volt, so daß sie nahe bei 0 Volt liegt. Die Spannung an der Anode von Dz (rechts auf der Figur) übersteigt diese Spannung um einen Wert gleich ihrer Durchbruchspannung und liegt folglich bei etwa -14 Volt. Die Spannung VD+' beträgt ebenfalls -14 Volt. Das Potential an der zweiten Klemme der Lampe LT liegt folglich in allen Fällen in der Nähe von +14 Volt, so daß an den Klemmen der Lampe eine Potentialdifferenz nahe Null vorliegt und die Lampe ausgeschaltet bleibt.
Auf diese Weise kann die Lampe LT durch Aufleuchten eine Nichteinschaltung oder einen Fehler in einer der beiden Generatorschaltungen anzeigen, wohingegen sie nur dann ausgeschaltet bleibt, wenn die beiden Generatorschaltungen korrekt funktionieren.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich natürlich keineswegs auf die vorstehend beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform, sondern der Fachmann kann daran alle Varianten oder Änderungen gemäß der Erfindung vornehmen, wie sie durch die Ansprüche definiert wird.
Sie gilt insbesondere nicht nur für symmetrische Stromnetze mit zwei Betriebsspannungen, sondern auch für Zweispannungs-Stromnetze mit zwei Batterien, die unterschiedliche Spannungen aufweisen, beispielsweise 14 Volt / 28 Volt oder auch 14 Volt / 42 Volt. Um die vorstehend beschriebene Funktionsweise herbeizuführen, genügt es in diesem Falle, bei Bedarf die Durchbruchspannung der Diode Dz zu verändern, die in etwa gleich der Nennspannung der Batterie B' sein muß.
Im übrigen kann die Zenerdiode Dz durch jedes gleichwertige Spannungsverschiebemittel ersetzt werden.

Claims

1. Generatorschaltung mit zwei Betriebsspannungen, bestehend aus zwei Wechselstromgeneratoren (A, Lex; A', Lex'), die jeweils einer von zwei miteinander in Serie geschalteten Batterien (B, B') zugeordnet sind, und zwei Steuerungsmitteln (REG, REG') für den Erregerstrom der Wechselstromgeneratoren, die jeweils eine Gleichspannung (VD+, VD+') erhalten, die von einer jedem Wechselstromgenerator zugeordneten Hilfsgleichrichterbrücke (Dt, Dt') stammt, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine einzige Funktionskontrollampe (LT) enthält, die einerseits mit einer Klemme einer ersten Batterie (B') verbunden ist, die entgegengesetzt zu der anderen Batterie (B) angeordnet ist, und andererseits zum einen mit der Hilfsgleichrichterbrücke (Dt) der anderen Batterie über ein Spannungsverschiebemittel (Dz), das in der Lage ist, einen Strom in der Lampe fließen zu lassen, wenn die Spannung an seinen Klemmen größer als ein vorgegebener Wert und in etwa gleich der Nennspannung der ersten Batterie (B') ist, sowie zum anderen mit der Hilfsgleichrichterbrücke (Dt') der ersten Batterie (B') über ein in einer Richtung leitendes Mittel, das einen Strom daran hindert, von einer Hilfsgleichrichterbrücke zur anderen zu fließen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsschiebemittel eine Zenerdiode (Dz) enthält.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (Dz) eine Durchbruchspannung aufweist, die den genannten vorgegebenen Wert bildet.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurchgekennzeichnet, daß das in einer Richtung leitende Mittel eine Diode (D2) enthält.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, daß sie außerdem Widerstände (R, R') enthält, die mit den Steuerungsmitteln (REG, REG') für den Erregerstrom parallel geschaltet sind.