DE69113087T2 - Vorrichtung zur Nachladung einer Batterie in einem Fahrzeug. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein System zum Nachladen der Batterie eines Kraftfahrzeugs.
• Im besonderen betrifft diese Erfindung ein System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Ein Batterieladesystem für ein Kraftfahrzeug, wie es oben erwähnt wurde, ist beispielsweise im GB-A-2,164.508 beschrieben.
• Wenn bei diesem bekannten Nachladesystem der Schlüsselschalter geschlossen wird, wird der Spannungsregler über die Anzeigelampe angespeist. Wenn der Wechselstromgenerator daraufhin in Betrieb gesetzt wird (durch das Starten des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs), wird der Stromfluß durch die Lampe unterbrochen, und die Lampe erlischt. Der Spannungsregler wird trotzdem über eine Steuerstufe angespeist, die mit einer Wicklung oder Phase des Wechselstromgenerators verbunden ist. Wenn der Wechselstromgenerator läuft, wird an den Eingang der Steuerstufe ein asymmetrisches Wechselsignal gelegt. Die Steuerstufe weist einen RC-Mittelwertdetektor auf. Sobald der Mittelwert jenes Signals, das von einer Phase des Wechselstromgenerators abgegriffen wird, einen vorgegebenen Minimalschwellwert überschreitet, veranlaßt die Steuerstufe, daß die Speisestufe den Spannungsregler anspeist.
• Wenn beim oben beschriebenem System gemäß dem Stand der Technik ein Leckstrom über eine oder mehrere Dioden der Gleichrichterbrücke des Generators fließt, kann ein Gleichstrom die Steuerstufe und besonders den Kondensator des Mittelwertdetektors dieser Stufe erreichen. Dieser Gleichstrom kann das Phasensignal simulieren, wenn der Wechselstromgenerator nicht in Betrieb steht, wodurch es auch dann zu einer unerwünschten Inbetriebsetzung der Speisestufe kommt, wenn der Schlüsselschalter geöffnet ist. Eine unangebrachte Inbetriebsetzung der Speisestufe für den Spannungsregler führt zu einem nachteiligen Energieverbrauch aus der Batterie.
• Gegenstand dieser Erfindung ist es, ein Nachladesystem zu liefern, wie es oben erwähnt wurde, bei dem die Speisestufe des Reglers beim Starten des Wechselstromgenerators unabhängig vom Phasensignal in Betrieb gesetzt wird, das von einer Wicklung des Wechselstromgenerators abgegriffen wird.
• Erfindungsgemäß wird dieser Gegenstand mit Hilfe eines Systems erreicht, das jene Merkmale besitzt, die im Anspruch l festgelegt sind.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung und im Zusammenhang mit der bei liegenden Zeichnung ersichtlich, in der das Schaltbild eines Systems gemäß dieser Erfindung dargestellt ist.
• Nunmehr wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Um die Batterie 1 eines Kraftfahrzeugs nachzuladen, weist ein System gemäß dieser Erfindung einen Stromgenerator 2 und einen Spannungsregler auf, der allgemein mit der Bezugsziffer 3 versehen und vorzugsweise als integrierter Schaltkreis aufgebaut ist.
• Der Generator 2 enthält auf bekannte Art einen Wechselstromgenerator 4 mit einer dreiphasigen Ankerwicklung 5 (die bei der hier beispielhaft gezeigten Ausführungsform im Stern geschaltet ist, sowie eine Feldwicklung 6. Die Ankerwicklung 5 des Wechselstromgenerators ist mit einem Dreiphasen-Zweiweggleichrichter 7 verbunden, der von Halbleiterdioden 8 gebildet wird. Der Ausgang des Gleichrichters 7, der den Ausgang des Generators 2 bildet, ist über ein Verbindungskabel mit einem Pol der Batterie 1 verbunden.
• Ein Schalter, der mit der Bezugsziffer 10 versehen ist, ist mit dem positiven Pol der Batterie 1 verbunden. Der Schalter kann händisch, beispielsweise mit einem Schlüssel, betätigt werden, wobei er beispielsweise im Zünd- und Startschalter des Kraftfahrzeugs eingebaut sein kann. Ein Anschluß einer Anzeigelampe 11 ist mit dem Schalter 10 verbunden, wobei der andere Anschluß am Eingang L des Spannungsreglers 3 liegt. Der Schalter 10 und die Lampe 11 liegen damit zwischen der Batterie 1 und dem Eingang L des Reglers 3 in Serie. Wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich ist, wird der Spannungsregler 3 im Betrieb weiters über die Strecke in Betrieb gesetzt, die vom Schalter 10 und der Lampe 11 gebildet wird, die in Serie geschaltet sind.
• Auf bekannte Weise wird die Lampe 11 eingeschaltet (leuchtet), wenn der Schalter 10 geschlossen ist und der Generator 2 keinen Strom liefert.
• Der Regler 3 besitzt weiters vier Anschlüsse, die mit den Bezugszeichen A, Ph, DF bzw. GND bezeichnet sind.
• Der Anschluß A ist mit dem Ausgang des Generators 2 verbunden.
• Der Anschluß Ph ist mit einer Phase der Ankerwicklung 5 des Wechselstromgenerators 4 verbunden.
• Der Anschluß DF ist mit einem Ende der Feldwicklung 6 verbunden, deren anderes Ende am Ausgang des Generators 2 liegt.
• Schließlich ist der Anschluß GND mit dem Masseanschluß der Gleichrichterstufe 7 verbunden.
• Weiters weist der Regler 3 (auf bekannte Art) eine Spannungsregelstufe 14 auf, von der ein Eingang mit dem Anschluß A und ein Ausgang mit dem Anschlub DF und damit mit der Feldwicklung des Wechselstromgenerators verbunden ist. Auf bekannte Art regelt die Stufe 14 im Betrieb den der Wicklung 6 zugeführten Strom in Abhängigkeit vom Wert jener Spannung, die der Generator 2 liefert.
• Weiters weist der Regler 3 (wiederum auf bekannte Art) eine Ansteuerstufe 13 für die Lampe 11 auf. Der Eingang der Ansteuerstufe ist mit dem Anschluß Ph und damit mit einer Phase des Wechselstromgenerators 4 verbunden. Weiters weist die Ansteuerstufe einen Ausgangstransistor 13a auf, dessen Kollektor/Emitter-Strecke zwischen dem Anschluß L des Reglers und Masse liegt.
• Wenn im Betrieb der Schalter 10 geschlossen ist und der Wechselstromgenerator 4 nicht in Betrieb steht, wird der Transistor 13a auf bekannte Art geöffnet, womit die Lampe 11 leuchtet.
• Sobald der Wechselstromgenerator 4 in Betrieb gesetzt ist und das Signal am Eingang Ph des Reglers den Schwellwert einer Vergleicherstufe innerhalb der Stufe 13 überschreitet, wird der Transistor 13a geschlossen, womit die Lampe 11 erlischt.
• Der integrierte Regler 3 weist weiters eine Speisestufe 15 auf, um die Spannungsregelstufe 14 anzuspeisen und Bezugsspannungen mit vorgegebenen Werten für andere Stufen des Reglers 3 zu liefern. Die Speisestufe besitzt einen Eingang, der mit dem Anschluß A verbunden ist, sowie einen Betriebseingang, der mit der Bezugsziffer 15a versehen ist. Der Betriebseingang 15a ist mit dem Ausgang einer Steuerstufe verbunden, die allgemein mit der Bezugsziffer 16 versehen ist.
• Die Steuerstufe 16 weist zwei Vergleicher 17 und 18 auf, deren Ausgänge mit den Eingängen einer ODER-Stufe verbunden sind, die mit der Bezugsziffer 19 versehen ist. Der Ausgang der ODER-Stufe ist mit dem Betriebseingang 15a der Speisestufe und damit mit der Basis eines Eingangstransistors 15b dieser Stufe verbunden.
• Ein Eingang des Vergleichers 17 ist mit dem Anschluß L und damit mit der Lampe 11 verbunden, wobei sein anderer Eingang an einer Bezugsspannungsquelle liegt, die mit der Bezugsziffer 20 versehen ist.
• Bei der beispielhaft gezeigten Ausführungsform liegt zwischen dem Emitter des Transistors 13a der Ansteuerstufe 13 und Masse ein Widerstand 13b. Im Betrieb wird zwischen den Anschlüssen dieses Widerstands eine Potentialdifferenz oder Spannung erzeugt, die die Stärke jenes Stroms anzeigt, der in der Lampe 11 fließt.
• Der Vergleicher 18 liegt mit einem Eingang an jenem Anschluß des Widerstands 13b, der nicht mit Masse verbunden ist, und mit dem anderen Eingang an einer Bezugsspannungsquelle 21.
• Die Vergleicher 17 und 18 sind so aufgebaut, daß sie "hochpegelige" Signale abgeben, wenn die Signale an ihren Eingängen die Pegel ihrer entsprechenden Bezugssignale überschreiten.
• Die oben beschriebene Steuerstufe 16 arbeitet wie folgt.
• Wenn der Schalter 10 geöffnet ist, liegen die Ausgänge von beiden Vergleichern 17 und 18 auf einem "niedrigen" Pegel, wobei der Eingangstransistor 15b der Speisestufe 15 gesperrt ist. Damit ist die Speisestufe außer Betrieb gesetzt.
• Wenn der Schalter 10 geschlossen ist, fließt Strom durch die Lampe 11. Sobald der Strom einen vorgegebenen Minimalschwellwert überschreitet, ändert sich der Ausgang des Vergleichers 18 auf einen "hohen" Pegel, womit der Eingangstransistor 15b der Speisestufe 15 geöffnet wird. Die Stufe wird in Betrieb gesetzt, wobei sie die notwendigen Polarisierungsspannungen für die Spannungsregelstufe 14 sowie die notwendigen Bezugsspannungen für andere Einrichtungen des Reglers 3 liefert. Wenn der Motor des Kraftfahrzeugs gestartet wird und der Generator 2 damit beginnt, Strom zu liefern, schaltet die Stufe 13 die Lampe 11 ab. Die Spannung am Widerstand 13b fällt unter den Pegel jener Bezugsspannung, die dem Vergleicher 18 zugeordnet ist, womit sich dessen Ausgang auf einen "niedrigen" Pegel ändert. Wenn die Lampe 11 ausgeht, steigt jedoch die Spannung zwischen dem Anschluß L des Reglers 3 und Masse, wobei sie im besonderen auf die Batteriespannung gebracht wird (abzüglich der Spannungsabfälle im Schalter 10 und der Lampe 11). Während sich der Ausgang des Vergleichers 18 auf den "niedrigen" Pegel ändert, wird der Ausgang des Vergleichers 17 auf einen "hohen" Pegel gebracht, wodurch die Speisestufe 15 in Betrieb gehalten wird.
• Wenn der Motor des Kraftfahrzeugs läuft, wird damit die Speisestufe 15 unabhängig von der Verarbeitung des Phasensignals in Betrieb gehalten, um jenes Problem zu vermeiden, das oben im Zusammenhang mit Systemen gemäß dem Stand der Technik beschrieben wurde.
• Selbstverständlich bleibt die Grundlage der Erfindung gleich, wobei die Arten einer Ausführungsform sowie Einzelheiten im Aufbau gegenüber dem beschriebenen und gezeigten nichteinschränkenden Beispiel breit verändert werden können, ohne dadurch vom Gebiet der vorliegenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (2)

1. System zum Nachladen der Batterie (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei das System aufweist:

einen Stromgenerator (2), der einen Wechselstromgenerator (4) mit einer Ankerwicklung (5) und einer Feldwicklung (6) sowie einen Gleichrichter (7) aufweist, wobei der Ausgang des Generators (2) mit einem Anschluß der Batterie (1) verbunden ist,

einen Schalter (10), der mit dem Anschluß der Batterie (1) verbunden ist,

eine Anzeigelampe (11), die mit dem Schalter (10) in Serie liegt, und

einen Spannungsregler (3), der einen ersten und zweiten Eingang (A, L) besitzt, die mit dem Ausgang des Generators (2) bzw. der Lampe (11) verbunden sind, wobei der Spannungsregler dazu dient, um über den Schalter (10) und die Lampe (11) in Betrieb gesetzt zu werden, wobei der Regler aufweist:

eine Stufe (14), um jenen Strom zu regeln, der der Feldwicklung (6) des Wechselstromgenerators (4) in Abhängigkeit von jener Spannung zugeführt wird, die der Generator (2) liefert,

eine Speisestufe (15), um die Spannungsregelstufe (14) anzuspeisen, und

eine Steuerstufe (16), die mit der Lampe (11) verbunden ist, um die Speisestufe (15) in Betrieb zu setzen, wenn in der Lampe (11) Strom fließt und wenn der Generator (2) in Betrieb steht, wobei die Steuerstufe (16) aufweist:

eine erste Vergleicherstufe (17, 20), die mit dem zweiten Anschluß (L) des Spannungsreglers (3) und damit mit der Lampe (11) verbunden ist und dazu dient, um an die Speisestufe (15) dann ein Betriebssignal zu legen, wenn die Spannung am zweiten Anschluß (L) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (16) weiters aufweist:

eine Fühlereinrichtung (13b), um ein elektrisches Signal zu liefern, das die Stärke jenes Stroms anzeigt, der in der Lampe (11) fließt, und

eine zweite Vergleicherstufe (18, 21), die mit der Fühlereinrichtung (13b) verbunden ist und dazu dient, um an die Speisestufe (15) dann ein Betriebssignal zu legen, wenn die Stärke des Stroms in der Lampe (11) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der ersten und zweiten Vergleicherstufe (17, 18) mit einem Aktivierungseingang (15a) der Speisestufe (15) über eine ODER-Stufe (19) verbunden sind.