DE69303542T2

DE69303542T2 - Hochvolt-Spannung-Stromversorgungsschaltung eines Zusatzstromkreises für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69303542T2
Application number: DE69303542T
Authority: DE
Inventors: Michel Galliet
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 1992-05-07
Filing date: 1993-05-03
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2013-05-04
Also published as: FR2690889B1; EP0569278B1; EP0569278A1; FR2690889A1; DE69303542D1; ES2091568T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochvolt-Spannung-Stromversorgungsschaltung eines Zusatzstromkreises für ein Kraftfahrzeug (DE-A-3 801 478).
Die Stromkreise eines Kraftfahrzeugs werden üblicherweise durch eine Akkumulatorenbatterie gespeist, die durch einen Wechselstromgenerator geladen wird, dessen Erregerstrom durch einen Regler geregelt wird.
Eine solche Konfiguration ermöglicht zwar die Stromversorgung der herkömmlichen Einrichtungen, wie etwa Belüftung, Klimaanlage oder Beleuchtung, mit Nennspannung; das Problem bleibt jedoch in vollem Umfang bestehen, wenn es darum geht, mit einer höheren Spannung einen Zusatzstromkreis zu versorgen, der beispielsweise aus einem Gerät besteht, das schnellstmöglich die Beschlagentfernung und/oder die Entfrostung einer Windschutzscheibe und/oder einer Heckscheibe herbeiführen soll.
Um eine geeignete Überspannung für die Ausführung der vorerwähnten Funktionen zu schaffen, wurde vorgeschlagen, ausgehend von der durch den Wechselstromgenerator gelieferten Nennspannung einen Aufwärtstransformator zu verwenden, um einen solchen Zusatzstromkreis zu speisen. Diese Lösung beinhaltet den Nachteil, daß sie eine zusätzliche Einrichtung erfordert, und zwar einen Transformator, der zudem einen einzigen Spannungswert liefert, der zwar für die Entfrostungsfunktion geeignet ist, aber für eine einfache Beschlagentfernungsfunktion oftmals zu hoch ausfällt.
Eine andere Lösung besteht darin, den Wechselstromgenerator mit zwei identischen Ständerwicklungen zu versehen, die zu Parallel-Serien/Serien-Parallel- Schalteinrichtungen gehören, in Verbindung mit einer Änderung des Regelungspegels der gleichgerichteten Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators. Die Gestaltung eines derartigen Wechselstromgenerators ist kostenaufwendig aufgrund des Vorhandenseins der beiden Ständerwicklungen, und die zugehörigen Schalt- und Regeleinrichtungen erfordern entsprechende Sicherheits- und Schutzeinrichtungen, um jede unvorhergesehene Überlastung der Batterie während des Entfrostungsvorgangs zu vermeiden.
Derartige Einrichtungen sind komplex und schwierig einzusetzen, was zu erheblichen Mehrkosten der gesamten Schaltung führt.
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme und schlägt dazu eine Mehrspannungs-Stromversorgungsschaltung für die Stromversorgung mehrerer Stromkreise eines Kraftfahrzeugs mit einem Hauptstromkreis vor, der eine Batterie umfaßt, die durch einen ersten Wechselstromgenerator geladen wird, der eine Spannung an ein Hauptnetz liefert und dessen Erregerstrom durch einen ersten Regler geregelt wird, bestehend aus:
- einem Zusatzstromkreis mit einem zweiten Wechselstromgenerator, dessen Erregerstrom durch einen zweiten Regler geregelt wird und der eine Zusatznetzspannung liefert, die größer als die Hauptnetzspannung ist,
- wenigstens einem Widerstand, der ein Heizelement für die Windschutzscheibe und/oder die Heckscheibe des Fahrzeugs bildet, wobei dieser Widerstand mit dem zweiten Wechselstromgenerator verbunden ist,
- Schalteinrichtungen, die über eine ihrer Klemmen mit dem Widerstand verbunden und so angeordnet sind, daß sie den besagten Widerstand entweder mit einer ersten Spannung gleich der Summe der Netzspannungen des ersten und zweiten Wechselstromgenerators oder mit einer zweiten Spannung gleich der Zusatznetzspannung des zweiten Wechselstromgenerators speisen können.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Der Widerstand wird mit der besagten ersten Spannung für einen Entfrostungsvorgang und mit der besagten zweiten Spannung für einen Beschlagentfernungsvorgang gespeist.
- Bei einem Widerstandswert in der Nähe von 3 Ohm ist die Netzspannung des ersten Wechselstromgenerators vorzugsweise gleich 14 Volt, und die Netzspannung des zweiten Wechselstromgenerators ist vorzugsweise gleich 56 Volt.
- Bei einem Widerstandswert in der Nähe von 2 Ohm ist die Netzspannung des ersten Wechselstromgenerators vorzugsweise gleich 14 Volt, und die Netzspannung des zweiten Wechselstromgenerators ist vorzugsweise gleich 42 Volt.
Das Verständnis der vorliegenden Erfindung wird durch die nachstehende Beschreibung unter Bezugnahine auf die einzige Figur erleichtert, auf der das vereinfachte Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt wird.
Es wird auf die einzige Figur Bezug genommen, die einen ersten Wechselstromgenerator Alt1 mit seinem zugehörigen Regler Rg1 zeigt, dessen Klemmen B1- und B1+ mit der Minusklemme bzw. der Plusklemme einer Batterie BAT1 verbunden sind, um einen Hauptstromkreis zu bilden, an den die herkömmlichen Funktionen FC des Fahrzeugs angeschlossen sind, wie etwa Glühlampenbeleuchtung, Kleinstmotoren, Elektronikmodule usw.
Erfindungsgemäß wird parallel zum Hauptstromkreis ein Zusatzstromkreis gebildet, der einen zweiten Wechselstromgenerator Alt2 mit zugehörigem Regler Rg2 umfaßt, wobei die Klemme B2+ des Wechselstromgenerators Alt2 mit der Klemme B1- des Wechselstromgenerators Alt1 verbunden ist.
Der Wechselstromgenerator Alt2 ist für die Lieferung einer Zusatznetzspannung Ua ausgelegt, die größer als die durch den Wechselstromgenerator Alt1 gelieferte Hauptnetzspannung Up ausfällt.
Die zusatznetzsapnnung Ua ist vorzugsweise ein Vielfaches der Hauptnetzspannung Up.
Im dargestellten Beispiel sind die Klemmen B2+ und B2- des Wechselstromgenerators Alt2 mit der Plusklemme bzw. der Minusklemme einer Batterie BAT2 verbunden, wobei die Plusklemme der Batterie BAT2 außerdem mit der Minusklemme der Batterie BAT1 verbunden ist.
Die Klemme B2- des Wechselstromgenerators Alt2 ist mit einem der Enden eines Widerstands R verbunden, der beispielsweise das Heizelement einer Kraftfahrzeug- Windschutzscheibe bildet.
Das andere Ende des Widerstands R ist mit einer ersten Klemme MC1 einer Schalteinrichtung MC verbunden.
Die Schalteinrichtung MC umfaßt außerdem zwei weitere Klemmen MC2 und MC3 die mit dem gemeinsamen Anschluß B1-, B2+ der Wechselstromgeneratoren Alt1, Alt2 bzw. mit der Klemme B1+ des Wechselstromgenerators Alt1 verbunden sind.
Der Widerstand R kann natürlich auch aus zwei Reihenwiderständen bestehen, welche die Heizelemente sowohl der Windschutzscheibe als auch der Heckscheibe bilden.
Desweiteren ist festzustellen, daß die Batterie BAT1 durch den Wechselstromgenerator Alt1 geladen wird, dessen Erregerstrom durch den Regler Rg1 unabhängig vom Zusatzstromkreis geregelt wird.
Ebenso wird die Batterie BAT2 durch den Wechselstromgenerator Alt2 geladen, dessen Erregerstrom durch den Regler Rg2 unabhängig vom Hauptstromkreis geregelt wird.
Mit anderen Worten: Die beiden Wechselstromgeneratoren Alt1, Alt2 sind nach einer herkömmlichen Bauart ausgeführt, wodurch sich die Kosten einer derartigen Schaltung entsprechend verringern.
Die Batterie BAT1 weist vorzugsweise eine Nennspannung von 12 Volt auf, und der Wechselstromgenerator Alt1 ist für die Abgabe einer Netzspannung Up von 14 Volt ausgelegt.
Für den Zusatzstromkreis ist der Wechselstromgenerator Alt2 für die Abgabe einer Netzspannung Ua zwischen 40 und 60 Volt bei einem Widerstandswert zwischen 2 und 3 Ohm ausgelegt.
Der Wechselstromgenerator Alt2 liefert vorzugsweise eine Netzspannung Ua von 56 Volt bei einem Widerstandswert R in der Nähe von 3 Ohm und eine Netzspannung Ua von 42 Volt bei einem Widerstandswert R in der Nähe von 2 Ohm.
Es ist darauf hinzuweisen, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Batterie BAT2 für eine einwandfreie Funktionsweise der Schaltung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, nicht unbedingt erforderlich.
Für den Fall, daß die Batterie BAT2 dennoch als Bestandteil der Schaltung vorgesehen ist, weist diese eine Nennspannung von 48 Volt bei einem Widerstandswert R in der Nähe von 3 Ohm und eine Nennspannung von 36 Volt bei einem Widerstandswert R in der Nähe von 2 Ohm auf.
Die Funktionsweise einer derartigen Schaltung läßt sich wie folgt beschreiben.
In der Ruhestellung nimmt die Schalteinrichtung MC die in der Figur dargestellte neutrale Position ein, wobei der Widerstand R nicht gespeist wird.
Wenn der Schnellentfrostungsvorgang angefordert wird, wird die Schalteinrichtung MC so betätigt, daß ihre Klemmen MC1 und MC2 verbunden werden. Der Widerstand R wird dann mit einer Spannung gleich der Summe der durch die Wechselstromgeneratoren Alt1, Alt2 gelieferten Netzspannungen Up + Ua gespeist.
Entsprechend den vorstehend genannten Werten ist die Spannung gleich 14 + 56 = 70 Volt bei einem Widerstandswert R in der Nähe von 3 Ohm und gleich 14 + 42 = 56 Volt bei einem Widerstandswert R in der Nähe von 2 Ohm.
Wenn ein Beschlagentfernungsvorgang angefordert wird, wird die Schalteinrichtung MC so betätigt, daß ihre Klemmen MC1 und MC2 verbunden werden. Der Widerstand R wird dann mit einer Spannung gespeist, die gleich der Netzspannung Ua des Wechselstromgenerators Alt2, d.h. = 56 Volt bei R in der Mähe von 3 Ohm oder 42 Volt bei R in der Nähe von 2 Ohm ist.
Die Betätigung der Schalteinrichtung MC kann sowohl für den Entfrostungsvorgang als auch für den Beschlagentferungsvorgang manuell auf Anforderung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs erfolgen.
Sie kann auch über eine im Fahrzeug installierte Automatik erfolgen, die in Anbindung an Parameterwerte zur atmosphärischen Umgebung des Fahrzeugs anspricht, wie etwa Außentemperatur im Verhältnis zu einem Bezugswert.
Die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sie umfaßt auch alle Varianten, die der Fachmann daran vornehmen könnte.
So kann insbesondere die Schalteinrichtung MC anhand von elektromagnetischen Elementen, wie etwa Relais, oder anhand von Halbleiterelementen, wie etwa Transistoren, ausgeführt werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims

1. Mehrspannungs-Stromversorgungsschaltung für die Stromversorgung mehrerer Stromkreise eines Kraftfahrzeugs mit einem Hauptstromkreis, der eine Batterie (BAT1) umfaßt, die durch einen ersten Wechselstromgenerator (Alt1) geladen wird, der eine Hauptnetzspannung (Up) liefert und dessen Erregerstrom durch einen ersten Regler (Rg1) geregelt wird, bestehend aus:

- einem Zusatzstromkreis mit einem zweiten Wechselstromgenerator (Alt2), dessen Erregerstrom durch einen zweiten Regler (Rg2) geregelt wird und der eine Zusatznetzspannung (Ua) liefert, die größer als die Hauptnetzspannung (Up) ist, und

- wenigstens einem Widerstand (R), der ein Heizelement für die Windschutzscheibe und/oder die Heckscheibe des Fahrzeugs bildet, wobei dieser Widerstand (R) mit dem zweiten Wechselstromgenerator (Alt2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schalteinrichtungen (MC) umfaßt, die über eine ihrer Klemmen (MC1) mit dem Widerstand (R) verbunden und so angeordnet sind, daß sie den besagten Widerstand (R) entweder mit einer ersten Spannung gleich der Summe der Netzspannungen (Up + Ua) des ersten und zweiten Wechselstromgenerators (Alt1, Alt2) oder mit einer zweiten Spannung gleich der Zusatznetzspannung (Ua) des zweiten Wechselstromgenerators (Alt2) speisen können.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R) mit der besagten ersten Spannung für einen Entfrostungsvorgang und mit der besagten zweiten Spannung für einen Beschlagentfernungsvorgang gespeist wird.

3. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Widerstandswert (R) in der Nähe von 3 Ohm die Netzspannung (Up) des ersten Wechselstromgenerators (Alt1) vorzugsweise gleich 14 Volt und die Netzspannung des zweiten Wechselstromgenerators (Alt2) vorzugsweise gleich 56 Volt ist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Widerstandswert (R) in der Nähe von 2 Ohm die Netzspannung (Up) des ersten Wechselstromgenerators (Alt1) vorzugsweise gleich 14 Volt und die Netzspannung des zweiten Wechselstromgenerators (Alt2) vorzugsweise gleich 42 Volt ist.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstromkreis eine Batterie (BAT2) enthält, die durch den Wechselstromgenerator (Alt2) geladen wird.

6. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (MC) in Anbindung an Parameterwerte zur atmosphärischen Umgebung des Fahrzeugs anspricht, wie etwa Außentemperatur im Verhältnis zu einem Bezugswert.