DE69425841T2 - Regelschaltung mit progressivem Erreger zur Batterieladung durch einen Wechselstromgenerator - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Schaltung zur Regelung der Ladespannung zum Laden einer Batterie durch einen Wechselstromgenerator in einem Kraftfahrzeug oder ähnlichem.
• Herkömmlicherweise umfaßt eine solche Schaltung ein Mittel zum Vergleichen einer von der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators abgeleiteten ersten veränderlichen Information mit einem Referenzsignal und zum Erzeugen eines ersten Steuersignals, von dem sich eine elektrische Kenngröße in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs verändert, um die Erregung des Wechselstromgenerators zu verändern.
• Wenn daher der Motor des Fahrzeugs im Leerlauf läuft und ein größerer Strom vom Wechselstromgenerator angefordert wird, insbesondere beim Einschalten elektrischer Anlagen, wie Enteisungs- oder Widerstandsheizungsvorrichtungen, Klimaanlagen, Scheinwerfer usw., kommt es zu einem abrupter Abfall der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, was wiederum das Anlegen eines maximalen Erregungsstroms an den Wechselstromgenerator zur Folge hat. Das durch den Wechselstromgenerator auf den Motor ausgeübte Widerstandsmoment erhöht sich daher abrupt, was zum Stottern oder auch zum Abwürgen des Motors, führen kann.
• Es ist bereits bekannt, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß vorgesehen wird, daß bei einer abrupten Erhöhung der elektrischen Ladung des Wechselstromgenerators seine Erregung nur progressiv ansteigt, insbesondere um einer elektronischen Steuerschaltung des Motors Zeit zu lassen, um auf diese Situation zu reagieren. Die Ausführung einer derartigen bekannten Schaltung kann sich jedoch als relativ komplex und kostenaufwendig erweisen.
• Darüber hinaus sind die bekannten Schaltungen im allgemeinen unterhalb einer bestimmten Grenzdrehzahl des Motors aktiv und oberhalb dieses Schwellenwerts inaktiv, woraus sich häufig ein Verhalten der Regelschaltung ergibt, das schlecht an die effektive Betriebsdrehzahl des Motors angepaßt ist. So kann insbesondere eine progressive Erregung des Wechselstromgenerators auch dann stattfinden, wenn sie nicht notwendig ist, was zu einer für den Fahrer deutlich wahrnehmbaren Zeitspanne führt, während der die Spannung des elektrischen Stromkreises des Fahrzeugs unverhältnismäßig niedrig ausfällt.
• Aus der EP-A-0 421 332 ist eine Schaltung bekannt, durch die sich diese Nachteile teilweise beseitigen lassen und die im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.
• Eine solche bekannte Schaltung weist einen geringen elektrischen Energieverbrauch auf und paßt ihre Funktionsweise relativ eng an die effektive Betriebsdrehzahl des Motors an.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine solche Regelschaltung vorzuschlagen, die weniger komplex und weniger kostenaufwendig als die bekannte Regelschaltung sein soll.
• Dazu schlägt sie eine Regelschaltung vor, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
• Bevorzugte, aber nicht einschränkende Aspekte dieser Schaltung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
• Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung, die als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt wird. Darin zeigen im einzelnen:
• - Fig. 1 ein Schaltbild einer elektronischen Schaltung zur progressiven Ladungsregelung gemäß der Erfindung und
• - die Fig. 2 und 3 zwei Zeitdiagramme zur Veranschaulichung des Verhaltens der Schaltung von Fig. 1 in zwei unterschiedlichen Situationen.
• Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Schaltung dargestellt ist, umfassend eine Eingangsklemme B1 für die Spannung B+ an der Plusklemme der Batterie des Fahrzeugs, eine Klemme B2 für ein durch den Wechselstromgenerator des Fahrzeugs geliefertes Phasensignal φ und eine Ausgangsklemme B3 für die Steuerung eines (nicht dargestellten) Halbleiterschalters, dessen Aufgabe darin besteht, den Erregerstrom in der Erregerwicklung des Wechselstromgenerators zu kontrollieren.
• Die Spannung B+ wird an eine ohmsche Spannungsteilerbrücke R1, R2 angelegt, wobei ein im Mittelpunkt dieser Brücke entnommener Teil an den Eingang eines Tiefpaßfilters 10 angelegt wird, um ihn von seinen Wechselspannungs- und Impulskomponenten, wie Hochfrequenzstörungen, zu befreien.
• Der Ausgang des Filters 10 (Spannung V2) wird an den Minuseingang eines Analogvergleichers 12 angelegt.
• Eine Festfrequenz-Oszillator- oder Taktgeberschaltung 14 steuert über einen Spannungsvorteiler 16 den Takteingang CLK eines Digitalabwärtszählers 18, beispielsweise eines Fünf-Bit-Zählers, an.
• Die fünf parallelen Ausgänge des Zählers 18 werden an die fünf parallelen Eingänge eines Digital/Analog- Umsetzers 20 angelegt, der herkömmlicherweise eine Referenzspannung Vref erhält, die vorzugsweise durch die Schaltung selbst erzeugt wird. Die Schaltung 20 erzeugt daher ausgangsseitig, in Entsprechung mit den aufeinanderfolgenden Abwärtszählungen der Schaltung 18, aufeinanderfolgende Abwärtsrampen (Spannung V1), die an den Pluseingang des Zählers 12 angelegt werden. Die Abwärtszählschaltung 18 erzeugt ebenfalls ein Taktsignal (Spannung V4), dessen Frequenz mit derjenigen der Abwärtsrampen identisch ist und das weiter unten im einzelnen beschrieben wird.
• Die fünf parallelen Ausgänge des Zählers 18 steuern außerdem eine erste Reihe von Eingängen eines digitalen Fünf-Bit-Vergleichers 22 an.
• Die erfindungsgemäße Schaltung umfaßt darüber hinaus vier bistabile Kippschaltungen FF1, FF2, FF3 und FF4, die jeweils, völlig herkömmlicherweise, aus der besonderen Schaltung eines Paars NAND-Glieder bestehen, die durch die Bezugsnummern G1 bis G8 bezeichnet werden.
• Die Kippschaltung FF1 erhält an ihrem Glied G1 das durch den Zähler 18 erzeugte Taktsignal V4. An ihrem Glied G2, das drei Eingänge besitzt, erhält es zwei Eingangssignale, die durch die Spannung V3 am Ausgang des Vergleichers 12 bzw. durch die Spannung V11 am Ausgang des Digitalzählers 22 gebildet werden.
• Der Ausgang von FF1 (am Glied G1 entnommene Spannung V12), die das Erregungssteuersignal bildet, ist mit der Ausgangsklemme B3 verbunden.
• Die zweite Kippschaltung FF2 erhält an ihrem Glied G3 das Ausgangssignal V3 des Analogzählers 12 und an ihrem Glied G4 das vorgenannte Taktsignal V4.
• Der Ausgang von FF2 (am Glied G3 entnommene Spannung V5) steuert den Eingang der Kippschaltung FF4 an, der sich an ihrem Glied G7 befindet. Der Eingang der Kippschaltung FF3, der sich an ihrem Glied G5 befindet, erhält das Taktsignal V4, während ihr Eingang auf der Seite des Glieds G6 den Ausgang V11 des Digitalzählers 22 erhält. Der Ausgang der Kippschaltung FF3 (am Glied G5 entnommene Spannung V6) steuert den Eingang eines logischen Inverters I1 an, dessen Ausgang (Spannung V7) mit dem zweiten Eingang der Kippschaltung FF4, an ihrem Glied G8, verbunden ist.
• Der Ausgang von FF4 (am Glied G7 entnommene Spannung V8) ist mit dem Eingang einer Rauschintegrierschaltung 24 verbunden, die zum Beispiel aus einem Schieberegister mit N Zellen (beispielsweise 8 Zellen) besteht, dessen Zellen mit einer (nicht im Detail beschriebenen) kombinatorischen Schaltung verbunden sind, deren Verhalten weiter unten beschrieben wird. Der Ausgang der Schaltung 24 ist ein durch V9 bezeichneter Ausgang mit drei Zuständen.
• Diese Spannung V9 wird an den Zählrichtungseingang UP/DOWN eines anderen Digitalzählers 26 in bidirektionaler Ausführung angelegt, dessen fünf parallele Ausgänge an fünf andere Eingänge des weiter oben erwähnten Digitalzählers 22 angelegt werden.
• Der Auf-/Abwärtszähler 26 wird an seinem Eingang CLK durch das Signal φ getaktet, das durch (nicht darge stellte) geeignete Mittel entsprechend aufbereitet wird, was über einen Spannungsvorteiler 28 erfolgt. Die Ausgangsspannung V9 der Rauschintegrierschaltung 24 wirkt außerdem auf den Spannungsvorteiler 28 ein (in den Figuren durch V10 bezeichnete Spannung), um seine Wirkung wahlweise freizugeben oder zu sperren und das Teilungsverhältnis zu verändern, wie dies weiter unten darzulegen sein wird.
• Es folgt nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 und dann auf Fig. 3 eine Beschreibung der Funktionsweise der Schaltung von Fig. 1.
• Vorausschickend ist darauf hinzuweisen, daß es sich bei der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten Regelung um eine Festfrequenz-Regelung handelt, das heißt, daß bei der Änderung der Erregung des Wechselstromgenerators nur das Tastverhältnis eines Rechtecksignals geändert wird, dessen Frequenz unveränderlich ist.
• Es wird daher zunächst davon ausgegangen, daß der Wechselstromgenerator, zu dem die erfindungsgemäße Schaltung gehört, in einem stabilen Betrieb mit geringer Ladung arbeitet, wobei das für diese Ladung repräsentative und in Prozent angegebene Signal CH in Fig. 2 veranschaulicht ist.
• In dieser Situation befindet sich der Teil der Spannung B+ nach dem Filtern (Spannung V2, mit gestrichelten Linien dargestellt) auf einem hohen Pegel. Der Vergleich zwischen diesem Spannungswert und den vom Umsetzer 20 kommenden Abwärtsrampen (Spannung V1, mit durchgezogenen Linien dargestellt) erzeugt die Spannung V3, ein Rechtecksignal, dessen mit RC1% bezeichnetes Tastverhältnis niedrig ausfällt.
• An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß der Abwärtszähler 18 seinerseits das Taktsignal V4 in Form von kurzen Impulsen mit dem logischen Pegel "0" zu Beginn jeder Rampe des Signals V1 und daher mit der Frequenz liefert, mit der die Regelung erfolgt.
• In der vorstehend dargelegten Situation mit niedriger Ladung muß die Ausgangsspannung V12 der Schaltung die gleichen Logikpegel zu den gleichen Zeitpunkten wie die Spannung V3 aufweisen. Dazu wird die Kippschaltung FF1 durch jede ansteigende Flanke der Taktspannung V4 auf den hohen Pegel oder "1" gebracht, woraufhin sie durch jede abfallende Flanke der Spannung V3 wieder auf den niedrigen Pegel oder "0" gebracht wird. Die Kippschaltung FF1 liefert daher das veranschaulichte Signal V12, das mit dem Signal V3 identisch ist, und die Erregung des Wechselstromgenerators wird daher mit dem gleichen Tastverhältnis wie beim Signal V3 gesteuert, um die, an sich herkömmliche, Regelung der Ausgangsspannung des besagten Wechselstromgenerators auszuführen. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß die Verwendung der Kippschaltung FF1 zwischen dem Ausgang des Vergleichers 12 und dem Hauptausgang der Schaltung von Fig. 1 die Herbeiführung einer guten Unempfindlichkeit gegenüber dem Rauschen und den Störungen ermöglicht, die für die Umgebung eines Wechselstromgenerators typisch sind.
• Hier wird davon ausgegangen, daß der Inhalt des Zweirichtungszählers 26 so beschaffen ist, daß der bei 22 vorgenommene Vergleich zwischen diesem Inhalt und dem Inhalt des Abwärtszählers 18 ein Signal V11 liefert, dessen Tastverhältnis sehr nahe beim Tastverhältnis RC1% des Signals V3 liegt. Unter diesen Bedingungen entstehen die abfallenden Flanken der Signale V3 und V11 in etwa zu den gleichen Zeitpunkten, und das Verhalten der Kippschaltung FF1, die diese Signale erhält, stellt sich so dar, wie dies weiter oben beschrieben wurde.
• Die Kippschaltung FF2 hat die Aufgabe, an ihrem Ausgang eine Spannung V5 zu erzeugen, die für das durch die Regelung "angeforderte" Tastverhältnis repräsentativ ist. In der vorerwähnten stabilen Situation mit geringer Ladung wird die Kippschaltung FF2, im Gegensatz zur Kippschaltung FF1, durch die abfallenden Flanken des Taktsignals V4 auf den Pegel "0" gebracht. Durch die abfallenden Flanken des Signals V3 am Ausgang des Vergleichers 12 wird es auf den Pegel "1" gebracht. Die Kippschaltung FF2 liefert daher ein zum Signal V3 umgekehrtes Signal V5 mit Beibehaltung des Tastverhältnisses, wobei auch hier eine Rauschunempfindlichkeit gewährleistet wird.
• Die Kippschaltung FF3 reagiert ihrerseits nur auf das Taktsignal V4 und auf das Ausgangssignal V11 des Digitalvergleichers 22: Die abfallenden Flanken von V4 bringen den Ausgang V6 der Kippschaltung FF3 auf den Pegel "1", während die abfallenden Flanken der Spannung V11 diese Spannung V6 auf den Pegel "0" bringen. Die Kippschaltung FF3 liefert daher ein Signal V6, das in dieser stabilen Situation das Signal V11 mit dem gleichen Tastverhältnis reproduziert, das mit dem Inhalt des Zählers 26 zusammenhängt. Dieses Signal V6 wird durch den Inverter I1 umgekehrt, um das Signal V7 zu ergeben.
• In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß sich aus den vorgenannten Gründen die abfallenden Flanken von V5 und V7 überlagern (abgesehen von den vernachlässigbaren Ausbreitungszeiten), während sich ihre ansteigenden Flanken annähernd überlagern.
• Die Aufgabe der Kippschaltung FF4 besteht darin, die Dauern der Perioden mit niedrigem Pegel (d. h. die Tastverhältnisse) der Spannungen V5 und V7 zu vergleichen und ein Signal (Spannung V8) zu liefern, dessen Pegel in Abhängigkeit von diesem Vergleich "0" oder "1" ist. Solange der vorgenannte stabile Zustand fortbesteht, liefert die Kippschaltung FF4 abwechselnd Pegel "0" und "1", die nacheinander in das Schieberegister der Schaltung 24 geladen werden.
• Und solange dieses Schieberegister sowohl "0" als auch "1" enthält, befindet sich sein Ausgang im inaktiven Zustand (beispielsweise in einem Hochimpedanzzustand), und der Inhalt des Zählers, 26 ändert sich nicht.
• Es dürfte daher verständlich sein, daß unter diesen Bedingungen die Regelung normal erfolgt. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß dadurch, daß der Inhalt des Zählers 26 während dieser "normalen" Betriebssituation unverändert bleibt, vermieden wird, die Schaltung bei einer ständigen Feinaktualisierung des Inhalts des besagten Zählers unnötig arbeiten zu lassen.
• In Fig. 2 ist ein abrupter Anstieg der elektrischen Ladung des Wechselstromgenerators zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 veranschaulicht, der mit der Einschaltung einer oder mehrerer elektrischer Einrichtungen des Fahrzeugs zusammenhängt, die viel Strom verbrauchen.
• Die ausgehend von B+ erhaltene Spannung verringert sich daher schnell zu den gleichen Zeitpunkten. Ab dem unmittelbar folgenden Zyklus (Zeitpunkt t3) geht das Tastverhältnis von V3 auf einen mit RC2% bezeichneten höheren Wert über, während das Tastverhältnis von V11 vorläufig unverändert bleibt. Die abfallenden Flanken von V11 bilden sich nun deutlich vor den abfallenden Flanken von V3. Die Kippschaltung FF1, deren Glied G2 sowohl die Signale V3 als auch V11 erhält, übernimmt die Funktion eines Wählschalters für das Signal, dessen Tastverhältnis am niedrigsten ausfällt, das heißt das Signal V11, das an seinem Ausgang reproduziert wird (Spannung V12). Dieser Ausgang V12 wird daher auf einem niedrigen Tastverhältnis, in der Nähe von RC1%, gehalten, das durch den Inhalt des Zählers 26 bestimmt wird. Die Erregung des Wechselstromgenerators erhöht sich daher vorläufig nicht.
• Diese Situation bewirkt jedoch an den Eingängen der Kippschaltung FF4 eine Erscheinung, bei der die ansteigenden Flanken von V5 ganz am Zyklusende auftreten, deutlich nach den ansteigenden Flanken von V7, die vorläufig unverändert bleiben. Daraus folgt, daß die Spannung V8 ständig auf dem logischen Pegel "1" bleibt und das Schieberegister allmählich mit "1" gefüllt wird. Am Ende einer Anzahl von Zyklen N gleich der Anzahl der Zellen des Schieberegisters ist dieses vollständig mit "1" gefüllt (Zeitpunkt t4). Die Logik der Schaltung 24 ist (durch eine herkömmliche UND- Funktion) so gestaltet, daß zu diesem Zeitpunkt ihr Ausgang V9 auf den logischen Pegel "1" gebracht wird, um mit einem durch den Ausgang des Spannungsvorteilers 28 bestimmten Takt ein Herunterzählen des Inhalts des Zählers 26 zu bewirken.
• Aus dieser fortschreitenden Verringerung des Inhalts des Zählers 26 ergibt sich, wie veranschaulicht, eine fortschreitende Vergrößerung des Tastverhältnisses des Signals V11.
• Da dann die absteigenden Flanken des Signals V11, vor denen des Signals V3, auf die Kippschaltung FF1 einwirken, um ihren Ausgangspegel auf "0" zu bringen, übernimmt das Ausgangssignal V12 der Schaltung das gleiche, fortschreitend ansteigende Tastverhältnis wie das Signal V11. Es kommt dadurch zu einer progressiven Zunahme der Erregung des Wechselstromgenerators. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß die Zunahmegeschwindigkeit der Erregung von der Abnahmegeschwindigkeit des Inhalts des Zählers 26 abhängig ist, die ihrerseits proportional zur Drehgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators ausfällt. Denn der Takteingang des Zählers 26 erhält ein Signal, dessen Frequenz proportional zur Drehgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators ist (Frequenz des an den Eingang B2 angelegten Phasensignals). Das Verhältnis der durch den Spannungsvorteiler 28 durchge führten Teilung wird auf einen geeigneten Wert festgelegt, wenn dieser von der Schaltung 24 den Logikpegel "1" erhält, der einer Abnahme entspricht.
• Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung ist insofern vorteilhaft, als die progressive Ladung des Wechselstromgenerators um so schneller ausfällt, je höher die aktuelle Drehgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators und damit des zugehörigen Verbrennungsmotors ist. Konkret bedeutet dies, daß sich die Ladung des Wechselstromgenerators um so schneller erhöhen läßt, als sich die Risiken eines Abwürgens oder Stotterns des Motors verringern.
• Wenn sich der Inhalt des Zählers 26 bis zu einem Wert verringert hat, bei dem die Tastverhältnisse der Spannungen V3 und V11 erneut nahe beieinander liegen (Zeitpunkt t5), befindet sich die Kippschaltung, auf der Ebene der zeitlichen Organisation der ansteigenden Flanken, wieder in der zuvor beim stabilen Zustand mit niedriger Ladung beschriebenen Situation: Sie liefert ausgangsseitig abwechselnd Pegel "0" und "1", die in das Schieberegister der Schaltung 24 geladen werden. Die Logik dieser Schaltung liefert dann ausgangsseitig einen inaktiven Zustand, der die Verringerung des Zählers 26 beendet und seinen Inhalt daher festschreibt. Das Tastverhältnis des Signals V11 bleibt daher konstant und nahe demjenigen des Signals V3. Der Ausgang V12 der Schaltung weist von diesem Zeitpunkt an ein Tastverhältnis in etwa gleich dem angeforderten Tastverhältnis auf, das durch die. Signale V3 und V5 definiert ist.
• Auf der Grundlage der vorstehenden Beschreibung dürfte verständlich sein, daß eine gewisse Wartezeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem ein hohes Tastverhältnis angefordert wird (Zeitpunkt t2) und dem Zeitpunkt besteht, zu dem die Erregungssteuerung (Spannung V12) tatsächlich anfängt, größer zu werden. Diese Wartezeit (bis alle Zellen des Schieberegisters den glei chen logischen Wert enthalten) ist insofern vorteilhaft, als abrupte Erhöhungen der Ladung nur während einer sehr kurzen Dauer, in einer Größenordnung von einigen Zyklen, nicht berücksichtigt werden.
• Fig. 3 veranschaulicht, ebenso wie Fig. 2, den Übergang von einem stabilen hohen Ladungspegel zu einem niedrigen Ladungspegel.
• Bei einer abrupten Verringerung der an den Wechselstromgenerator angeschlossenen Ladung (Fig. 3) verhält sich die Schaltung von Fig. 1 unter einer Reihe von Aspekten umgekehrt zu der Schaltung, die unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wurde. Vor der plötzlichen Verringerung der Ladung (beginnend zum Zeitpunkt t11) ist der Inhalt des Zählers 26 stabil bei einem Wert, der so bemessen ist, daß die Tastverhältnisse der Signale V3 und V11 nahe beieinander liegen. Die Kippschaltung FF4 liefert eine Mischung von logischen Signalen "0" und "1", und der Ausgang der Schaltung 24 befindet sich in seinem inaktiven Zustand.
• Wenn sich die Ladung zwischen t11 und t12 abrupt verringert, wird das Tastverhältnis des Signals V3 zu Beginn des nächsten Regelungszyklus (Zeitpunkt t13) deutlich niedriger als das Tastverhältnis des Signals V11. Da die Aufgabe der Kippschaltung FF1 darin besteht, dasjenige der zwei erhaltenen Signale V3 und V11 auszuwählen, das das niedrigste Tastverhältnis aufweist, wird folglich das Signal V3 im Ausgangssignal V12 reproduziert, woraufhin die Erregung des Wechselstromgenerators umgehend verringert wird.
• In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß im Falle einer Verringerung der elektrischen Ladung (die durch das Abschalten des Geräts mit großem Stromverbrauch bedingt ist) die Erregung des Wechselstromgenerators problemlos umgehend verringert werden kann, da die einzige am Motor herbeigeführte Wirkung in ei ner einfachen kurzzeitigen Erhöhung seiner Drehzahl besteht, die keine nachteiligen Folgen hat.
• Gleichzeitig liefert die Kippschaltung FF4 eine Spannung V8, die sich bei jedem Laden des Schieberegisters auf dem Pegel "0" befindet.
• Sobald das Schieberegister vollständig mit "0" geladen ist, reagiert die Logik der Schaltung 24 auf diese Situation, indem sie ausgangsseitig eine Spannung V9 mit dem logischen Pegel "0" liefert (Zeitpunkt t14). Dieser logische Pegel bewirkt ein Hochzählen des Inhalts des Zählers 26 mit einem Takt, der durch die Frequenz des Phasensignals des Wechselstromgenerators und durch das Teilungsverhältnis im Spannungsvorteiler 28 bestimmt ist. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß dieses Teilungsverhältnis vorzugsweise kleiner als dasjenige ist, das durch einen logischen Pegel "1" von V9 im Falle der Funktionsweise von Fig. 2 bewirkt wird. Dadurch wird eine schnellstmögliche Vergrößerung des Inhalts des Zählers 26 sichergestellt, insoweit es dann keinen Einfluß des besagten Inhalts auf das Tastverhältnis des Ausgangssignals V12 gibt.
• Der Vorteil einer solchen schnellen Vergrößerung des Inhalts des Zählers 26 besteht darin, daß die Schaltung schnellstmöglich in den Ausgangszustand gebracht wird, der dem Beginn des Zeitdiagramms von Fig. 2 entspricht. Mit anderen Worten wird die Schaltung schnellstmöglich darauf vorbereitet, auf eine erneute abrupte Erhöhung des Stromverbrauchs zu reagieren.
• Am Ende dieser schnellen Vergrößerung (Zeitpunkt t15) stellt sich wieder der Ausgangszustand ein. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß die Zeitabstände t4-t5 von Fig. 2 und t14-t15 von Fig. 3 nur der Übersichtlichkeit halber als gleichartig dargestellt worden sind. In der Praxis erfordert der Übergang vom Zustand des Zeitpunkts t14 zu demjenigen des Zeit punkts t15, vor dem Hintergrund der vorangehenden Erläuterungen, eine Anzahl von Zyklen, die deutlich kleiner als diejenige ausfällt, die für den Übergang vom Zustand des Zeitpunkts t4 zum Zustand des Zeitpunkts t5 erforderlich ist.
• Als Variante kann vorgesehen sein, daß der Übergang des Signals V9 zum Pegel "0" eine Umgehung des Spannungsvorteilers 28 bewirkt, wobei das entsprechend aufbereitete Phasensignal dann direkt an den Takteingang des Zählers 26 angelegt wird.
• An dieser Stelle ist festzustellen, daß sich die Schaltung von Fig. 1 unabhängig vom Umfang der Änderungen der Ladung des Wechselstromgenerators wie beschrieben verhält. Bei einer geringen Ladungsänderung fällt lediglich der Umfang der am Inhalt des Zählers 26 vorzunehmenden Änderung kleiner aus, und der neue stabile Wert wird schnell erreicht. Die Zeitkonstante der Regelung bleibt völlig akzeptabel.
• Die vorliegende Erfindung ist natürlich keineswegs auf die vorstehend beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern der Fachmann kann daran alle Varianten oder Änderungen gemäß dem in den Ansprüchen definierten Gegenstand vornehmen.

Claims (12)

1. Schaltung zur Regelung der Ladespannung zum Laden einer Batterie durch einen Wechselstromgenerator, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend:

- einen Signalgeber (18, 20), um ein sägezahnförmiges Referenzsignal (V1) zu erzeugen,

- ein als Vergleicher (12, FF2) dienendes Mittel (12), um eine Spannung (V2) proportional zur Spannung (B+) am Ausgang des Wechselstromgenerators mit dem besagten sägezahnförmigen Referenzsignal (V1) zu vergleichen und um ein erstes Steuersignal (V3) zu erzeugen, dessen Tastverhältnis in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs veränderlich ist, um die Erregung des Wechselstromgenerators zu verändern,

- ein Zählmittel (26) um eine veränderliche digitale Information zu speichern,

- ein zweites digitales Vergleichsmittel (22), um die besagte veränderliche digitale Information mit einem digitalen Vergleichssignal zu vergleichen und um ein zweites Steuersignal (V11) zu erzeugen, dessen Tastverhältnis in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs veränderlich ist, um die Erregung des Wechselstromgenerators zu verändern,

- ein Steuerungsmittel (FF2, FF3, FF4, 24) zur Steuerung der veränderlichen digitalen Information, um die besagte veränderliche digitale Information in Entsprechung mit den Änderungen der Spannung (V2) proportional zur Spannung (B+) am Ausgang des Wechselstromgenerators zu verändern, aber in einer geringeren Geschwindigkeit im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Änderungen der besagten Spannung (V2) bei einer schnellen Erhöhung des vom Wechselstromgenerator und von der Batterie angeforderten Stroms, und

- ein Auswahlmittel (FF1) zur Steuerung der Erregung des Wechselstromgenerators anhand des besagten zweiten Steuersignals (V11) bei einer solchen schnellen Erhöhung des vom Wechselstromgenerator und von der Batterie angeforderten Stroms, um dadurch eine fortschreitende Erhöhung der Erregung des Wechselstromgenerators zu bewirken,

dadurch gekennzeichnet, daß

das besagte digitale Vergleichssignal das gleiche Referenzsignal ist, das nach Digital-Analog-Umsetzung als sägezahnförmiges Referenzsignal (V1) dient, und das Steuerungsmittel (FF4, 24) eine logische Schaltung (FF2, FF3, FF3, 11) umfaßt, die in der Lage ist, die Tastverhältnisse des ersten und zweiten Signals (V3, V11) zu vergleichen und ein Signal in Abhängigkeit von diesem Vergleich zu liefern, um die besagte digitale Information fortschreitend zu verändern und dadurch die besagte fortschreitende Erhöhung des besagten zweiten Steuersignals (V11) zu bewirken.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die besagte veränderliche digitale Information im gleichen Bereich und in der gleichen Richtung wie die besagte Spannung (V2) proportional zur Spannung (B+) am Ausgang des Wechselstromgenerators verändern kann.

3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmittel (FF4, 24) die veränderliche digitale Information erst nach Ablauf einer bestimmten Zeit im Anschluß an die vom Wechselstromgenerator angeforderte Erhöhung des Stroms verändern kann.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmittel (FF4, 24) außerdem eine Integratorschaltung (24) umfaßt, um den Inhalt des Zählmittels (26) nur zu verändern, wenn während einer gegebenen Anzahl von Regelungszyklen die besagte logische Schaltung (FF4) das gleiche Signal geliefert hat.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte logische Schaltung (FF4) eine bistabile Kippschaltung umfaßt und daß die Integratorschaltung (24) ein mit einer kombinatorischen Logik verbundenes Schieberegister umfaßt.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Änderung der veränderlichen digitalen Information in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators bestimmt wird.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Änderung der veränderlichen digitalen Information in einer Richtung entsprechend einer Verringerung der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators langsamer als die Geschwindigkeit der Änderung der besagten digitalen Information in der entgegengesetzten Richtung ist.

8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Takteingang des zweiten Zählmittels (26) ein von einem Phasensignal (φ) des Wechselstromgenerators abgeleitetes Taktsignal erhält.

9. Schaltung nach den Ansprüchen 7 und 8 in Kombination, dadurch gekennzeichnet, daß eine digitale Teilerschaltung (28) vorgesehen ist, die einen Steuereingang umfaßt, um das Teilungsverhältnis in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Steuerungsmittels (FF4, 24) zu verändern.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis im Falle einer Veränderung der veränderlichen digitalen Information in der besagten entgegengesetzten Richtung ein unitäres Verhältnis ist.

11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlmittel (FF1) ausgangsseitig dasjenige der ersten und zweiten Steuersignale (V3, V11) liefert, dessen Tastverhältnis am niedrigsten ist.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Auswahlmittel eine bistabile Kippschaltung (FF1) umfaßt, deren zwei Rückstelleingänge die Ausgangssignale der beiden Vergleichsmittel (12, 22) erhalten.