DE19628223A1 - Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur
Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug nach der Gattung
des Anspruchs 1.
Die Spannungsversorgung in Kraftfahrzeugen wurde bisher
üblicherweise mit Hilfe einer einzigen, von einem Generator
aufgeladenen Batterie durchgeführt. In modernen
Kraftfahrzeugen mit einer Vielzahl von elektrischen
Verbrauchern reicht eine Batterie zur Spannungsversorgung
teilweise nicht mehr aus, so daß zwei getrennte Batterien
verwendet werden, die üblicherweise zueinander parallel
geschaltet sind. Damit sich die beiden Batterien nicht
gegenseitig negativ beeinflussen und damit
Spannungseinbrüche, die während der Betätigung des Starters
auftreten können, vom üblichen Bordnetz ferngehalten werden
können, wird bei einer aus der DE-PS 41 38 943 bekannten
Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug
mit zwei Batterien ein Lade-/Trennmodul zwischen die beiden
Batterien geschaltet, das während des Startvorgangs die dem
Starter zugeordnete Batterie vom übrigen Bordnetz abtrennt.
Da die Nennspannung der dem Starter zugeordneten Batterie
etwas geringer ist als die Nennspannung der Bordnetzbatterie
wird sichergestellt, daß die Starterbatterie stets optimal
geladen ist. In einer Ausgestaltung der bekannten
Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug
wird vorgeschlagen, zusätzlich einen Spannungswandler
einzusetzen, beispielsweise einen Hochsetzsteller. Damit ist
es möglich, als Starterbatterie eine Batterie einzusetzen,
deren Nennspannung höher ist als die der Bordnetzbatterie.
Die für die Ladung der Starterbatterie benötigte
Ladespannung kann durch eine Spannungserhöhung aus der
Bordnetzspannung gewonnen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Spannungsversorgung in
einem Kraftfahrzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß eine besonders
leistungsstarke und dennoch zuverlässige und sichere
Spannungsversorgung für die Verbraucher eines
Fahrzeugbordnetzes ermöglicht wird. Erzielt wird dieser
Vorteil, indem wenigstens ein Generator so betrieben wird,
daß er eine drehzahlabhängige bzw. drehzahlunabhängige
Ausgangsspannung liefert. Diese drehzahlabhängige
Ausgangsspannung wird mit Hilfe einer Leistungselektronik an
die Bordnetzerfordernisse angepaßt, wobei diese Anpassung so
optimiert werden kann, daß die zu versorgenden Komponenten
jeweils mit der für sie optimal angepaßten Spannung versorgt
werden können. Über die Leistungselektronik läßt sich eine
optimale Leistungsanpassung hinsichtlich einer maximalen
Energieausbeute beim Generator durch Impedanzanpassung
erzielen.
Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den
Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt. Eine dieser
vorteilhaften Maßnahmen besteht darin, die Anzahl der
aktiven Generatorwindungen durch Wicklungsumschaltung zu
verändern und damit eine zusätzliche Generatoranpassung zu
erzielen. Bei einem Zweibatterienbordnetz mit Zwischenkreis
und Versorgungskreis, die jeweils auf demselben
Spannungsniveau liegen, können die Spannungen in
vorteilhafter Weise im Leistungssteuergerät ohne Wandlung
direkt, also ohne Verluste den Verbrauchern zur Verfügung
gestellt werden, womit sich eine wirkungsgradoptimierte
Verteilung erzielen läßt. Eine verbraucher- und batterie- bzw.
speicherspezifische Spannungsversorgung läßt sich in
vorteilhafter Weise zur Realisierung neuer Funktionen
einsetzen. Es ist damit eine Steigerung des
Systemwirkungsgrades und eine Verbesserung bestehender
Funktionen möglich. Zur Sicherung der Ladebilanz bzw. der
Spannungsversorgung der wichtigsten Verbraucher, also der
Verbraucher, die für einen sicheren Start und einen Betrieb
des Fahrzeuges unbedingt erforderlich sind, kann je nach
Ladezustand der Speicher und der Leistungsanforderung der
Verbraucher sowie gemäß den vorliegenden Betriebspunkten der
Generatoren über ein Bordnetzmanagement eine vorteilhafte
stromkreisabhängige Leistungsbereitstellung direkt im
Leistungssteuergerät und/oder in der Karosserie-Leistungs-Elek
tronik an die Verbraucher erfolgen. Im Fehlerfall kann
das Bordnetzmanagement in vorteilhafter Weise über eine
integrierte Diagnose einen Ersatzbetrieb ermöglichen und die
Wartung und Fehlersuche rationalisieren.
Es ist weiterhin vorteilhaft, daß für die Verteilung der
elektrischen Energien, Spannungswandlung für kleine
Leistungen, Versorgungsumschaltung von Komponenten und die
verbrauchernahe Anordnung der Leistungsendstufen im Bordnetz
sogenannte Karosserie-Leistungs-Elektronikeinheiten (KLE)
eingesetzt werden, die zu einer Vereinfachung der
Verkabelung führen. Zu einer vorteilhaften Ausgestaltung
können die Karosserie-Leistungs-Elektronikeinheiten auch zu
einer Einheit zusammengefaßt werden.
Eine garantierte Startsicherheit wird erzielt, indem eine
der Batterien als Starterbatterie ausgebildet wird und durch
das Bordnetzmanagement eine Ladung dieser Batterie mit
höchster Priorität garantiert wird. Falls die zur Versorgung
der Bordnetzverbraucher dienende Versorgungsbatterie zu tief
entladen ist, muß die Starterbatterie während des Starts und
in einer sich daran anschließenden Notlaufphase die Energie
für sämtliche startrelevanten Komponenten zur Verfügung
stellen. Der Anschluß erfolgt mit Hilfe einer Karosserie-
Leistungs-Elektronikeinheit (KLE), die mit doppelter
Versorgung ausgerüstet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen
Figur dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
In der Figur sind die für das Verständnis der Erfindung
erforderlichen Bestandteile eines Fahrzeugbordnetzes
einschließlich des erfindungsgemäßen Bordnetzsteuergerätes
dargestellt. Diese Bestandteile umfassen im einzelnen:
Zwei Drehstromgeneratoren 10, 11, denen jeweils Wicklungsumschaltungen 12, 13 zugeordnet sind, deren Aufgabe bzw. Funktionsweise noch näher erläutert wird. Die Drehstromgeneratoren sind direkt mit dem Leistungssteuergerät 14 verbunden. Ein Spannungsregler kann für die Generatoren 10 und 11 zusätzlich vorgesehen werden, wobei die beiden Generatoren 10, 11 auch ungeregelte, drehzahlabhängige bzw. drehzahlunabhängige Ausgangsspannungen U10, U11 liefern können. Da es sich bei den besagten Generatoren um Drehstromgeneratoren handelt, sind beide Generatoren über je drei Leitungen mit dem Leistungssteuergerät verbunden. Das Leistungssteuergerät 14 umfaßt ein als Bordnetzmanagement und Diagnose bezeichnete Baugruppe, beispielsweise einem Mikroprozessor, der den gesamten Funktionsablauf steuert, die jedoch auch teilweise oder komplett extern vorgesehen werden kann. Weiterhin umfaßt das Leistungssteuergerät 14 einen Mikroprozessor 15 für Bordnetz-Management und Diagnose, zwei gesteuerte Dreiphasenbrücken 16, 17 sowie diesen zugeordneten Speicher, z. B. Kondensatoren 18, 19. Die gesteuerten Brücken 16, 17 sind mit den je drei Anschlüssen der beiden Drehstromgeneratoren 10, 11 verbunden. Sie richten die Generatorausgangsspannungen gleich und die gleichgerichteten Spannungen werden in den Kondensatoren 18, 19 bzw. kondensatorähnlichen Speicherelementen zwischengespeichert. Die Ansteuerung der Brücken 16, 17 erfolgt durch den Mikroprozessor für Bordnetzmanagement und Diagnose. Dieser Mikroprozessor kann auch die Kondensatoren 18, 19 ansteuern bzw. ihre Kapazität verändern oder Löschvorgänge auslösen.
Zwei Drehstromgeneratoren 10, 11, denen jeweils Wicklungsumschaltungen 12, 13 zugeordnet sind, deren Aufgabe bzw. Funktionsweise noch näher erläutert wird. Die Drehstromgeneratoren sind direkt mit dem Leistungssteuergerät 14 verbunden. Ein Spannungsregler kann für die Generatoren 10 und 11 zusätzlich vorgesehen werden, wobei die beiden Generatoren 10, 11 auch ungeregelte, drehzahlabhängige bzw. drehzahlunabhängige Ausgangsspannungen U10, U11 liefern können. Da es sich bei den besagten Generatoren um Drehstromgeneratoren handelt, sind beide Generatoren über je drei Leitungen mit dem Leistungssteuergerät verbunden. Das Leistungssteuergerät 14 umfaßt ein als Bordnetzmanagement und Diagnose bezeichnete Baugruppe, beispielsweise einem Mikroprozessor, der den gesamten Funktionsablauf steuert, die jedoch auch teilweise oder komplett extern vorgesehen werden kann. Weiterhin umfaßt das Leistungssteuergerät 14 einen Mikroprozessor 15 für Bordnetz-Management und Diagnose, zwei gesteuerte Dreiphasenbrücken 16, 17 sowie diesen zugeordneten Speicher, z. B. Kondensatoren 18, 19. Die gesteuerten Brücken 16, 17 sind mit den je drei Anschlüssen der beiden Drehstromgeneratoren 10, 11 verbunden. Sie richten die Generatorausgangsspannungen gleich und die gleichgerichteten Spannungen werden in den Kondensatoren 18, 19 bzw. kondensatorähnlichen Speicherelementen zwischengespeichert. Die Ansteuerung der Brücken 16, 17 erfolgt durch den Mikroprozessor für Bordnetzmanagement und Diagnose. Dieser Mikroprozessor kann auch die Kondensatoren 18, 19 ansteuern bzw. ihre Kapazität verändern oder Löschvorgänge auslösen.
In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der
Erfindung sind Ansteuerverbindungen bzw. Informationspfade
jeweils durch eine dünne Linie dargestellt. Energiepfade,
über die Versorgungsspannungen weitergeleitet werden, sind
durch dicke Linien symbolisiert.
Neben den bereits erwähnten Bauteilen umfaßt das
Bordnetzsteuergerät 14 mehrere Gleichspannungswandler. Diese
DC/DC-Wandler sind mit 20, 21, 22, 23 und 24 bezeichnet. Sie
stehen untereinander über die dargestellten Energie- bzw.
Informationspfade in Verbindung.
Der Spannungswandler 20 erhält als Eingangsspannung die
gleichgerichtete aber noch drehzahlunabhängige
Ausgangsspannung U18 der Kondensatoren 18 und 19. Er liefert
an seinem Ausgang eine Gleichspannung, deren Höhe so gewählt
wird, daß die Batterie 25, die die übliche Bordnetzbatterie
bzw. Versorgungsbatterie darstellt, optimal geladen wird.
Die Höhe dieser Spannung UB1 kann an die Erfordernisse
angepaßt werden, dazu wird beispielsweise mit Hilfe eines
Temperatursensors 26 die Temperatur der Batterie 25 gemessen
und die Ausgangsspannung des Spannungswandlers 20 in
Abhängigkeit von dieser Temperatur eingestellt.
Die Spannungswandler 21 bis 24 weisen zwei Energieeingänge
auf, über die zum einen die drehzahlabhängige, von den
Kondensatoren 18, 19 gelieferte Spannung zugeführt wird,
während am anderen Energieeingang die Spannung der
Versorgungsbatterie 25 zugeführt wird. Die Auswahl der
Gleichspannungswandlung bzw. ihre innere Verschaltung wird
so gewählt, daß am Ausgang des Spannungswandlers 21 stets
eine Spannung auftritt, die größer als 42 V ist. Am Ausgang
des Spannungswandlers 22 liegen 42 V, am Ausgang des
Spannungswandlers 23 12 V und am Ausgang des
Spannungswandler 24 liegt die Spannung UB2, deren Höhe so
wählbar ist, daß eine optimale Ladung der Batterie 27, also
der Starterbatterie gewährleistet ist. Dazu wird die mit
einem Temperatursensor 28 gemessene Temperatur der Batterie
27, die im übrigen zur Versorgung des Starters 29 dient,
mitberücksichtigt.
Die an den Ausgängen der Spannungswandler 21 bis 24
liegenden Spannungen werden über entsprechende Ausgänge aus
dem Leistungssteuergerät 14 ausgekoppelt und über geeignete
Leistungselektronikbauteile den verschiedenen
Bordnetzverbraucher zugeführt. Die
Leistungselektronikelemente sind beim Ausführungsbeispiel in
einer gesamten Baugruppe (KZE mit KLEs) aufgebaut, sie
könnten auch aufgeteilt sein, z. B. kann in jeder der
Ausgangsleitungen der Spannungswandler 21 bis 24 eine eigene
Karosserie-Leistungs-Elektronikeinheit (KLE) vorhanden sein.
Die bisher noch nicht näher bezeichneten Verbraucher des
Fahrzeugbordnetzes sind Steuergeräte, deren Logik und
Sensorik eine eigene Spannungsversorgung, z. B. 7 V erhält,
start- und ersatzbetriebsrelevante Bauelemente 31, 12
V-Verbraucher 32, Hochleistungsverbraucher 33, die mit 42 V
versorgt werden soll, dies ist beispielsweise eine
Scheibenheizung und ein Ventil 35, beispielsweise
Einspritzventile, die sehr hohe Dynamikanforderungen haben
und mit einer Spannung von mehr als
42 V versorgt werden müssen.
Anstelle des Spannungswandlers 21, der an seinem Ausgang
eine Spannung < 42 V liefert, kann auch ein Spannungswandler
treten, der die an den Kondensatoren 18, 19 liegende
drehzahlabhängige Spannung ohne Spannungswandlung
durchschaltet, sofern diese Spannung größer ist als 42 V und
die Spannung immer dann hochsetzt, wenn die an den
Kondensatoren 18, 19 anliegende Spannung kleiner ist als
42 V.
Zur Verhinderung von Stromrückflüssen können an
verschiedenen Stellen der einzelnen Energiepfade Dioden
eingesetzt werden, dies gilt insbesonders im
Eingangsbereich der Spannungswandler 21 bis 24.
Anstelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten
Doppelgeneratoren läßt sich auch ein
Spannungsversorgungssystem mit einem einzigen Generator
aufbauen, in diesem Fall würden die mit 11, 13, 17 und 19
bezeichneten Bauelemente entfallen. Es ist auch möglich,
einen herkömmlichen Generator mit Spannungsregler mit einem
Generator mit drehzahlproportionaler Spannung zu kombinieren.
Bei den Drehstromgeneratoren 10 bzw. 11 sowie den
zugehörigen Wicklungsumschaltungen 12, 13 und den speziellen
Reglereingriffen handelt es sich um eine spezielle
Generatorausgestaltung. Drehstromgeneratoren weisen
üblicherweise neben der Erregerwicklung drei
Ständerwicklungen auf, deren Wicklungsanzahl letztendlich
die gelieferte Ausgangsspannung bestimmt. Die beim
Ausführungsbeispiel vorgeschlagenen Drehstromgeneratoren mit
Wicklungsumschaltung ermöglichen es, unter bestimmten
vorgebbaren Bedingungen die Zahl der tatsächlich genutzten
Wicklungen durch Umschalten zu verändern. Solche Generatoren
weisen Wicklungsanzapfungen auf, die umschaltbar sind, wobei
die Umschaltvorgänge vom Leistungssteuergerät über
entsprechende Ansteuerleitungen ausgelöst werden. Eine
Wicklungsumschaltung wird wie im folgenden noch näher
erläutert wird, in Abhängigkeit von der Drehzahl des
Generators sowie der Lastanpassung durchgeführt. Die
Drehzahl des Generators die bekanntermaßen proportional zur
Drehzahl der Kurbelwelle des Fahrzeugmotors ist, ist
maßgebliche Kenngröße für die vom Generator abgegebene
Spannung. Zusätzlich kann die Impedanz des Generators, zur
Leistungsanpassung mit der Wicklungsumschaltung stufenweise
tariert werden.
Mit der in der Figur dargestellten Vorrichtung zur
Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug kann elektrische
Energie für die verschiedensten Lasten im Kraftfahrzeug zur
Verfügung gestellt werden. Es ist möglich, eine höhere
mittlere Leistung zu erzeugen als bei herkömmlichen
Spannungsversorgungen, die Pufferung der erhöhten
Spitzenleistung sowie höhere Spannungen zur Realisierung
ihrer Funktion sind darstellbar. Durch geeignete
Umschaltmaßnahmen von start- und ersatzbetriebsrelevanten
bzw. betriebsrelevanten Komponenten wird eine garantierte
Startsicherheit erzielt, der startbedingte Spannungseinbruch
kann durch Abkopplung der Verbraucher bzw. durch Ausregelung
mit den DC/DC-Wandlern während des Startvorgangs vermieden
werden. Es läßt sich eine optimierte Ladespannung für die
Batterien erzeugen, damit sind unterschiedliche
verbraucherspezifische Spannungen darstellbar und eine
erweiterte Ausnutzung der Generatoren ist möglich.
Als Generator wird entweder ein Drehstromgenerator mit
drehzahlproportionaler Ausgangsspannung eingesetzt oder es
werden mehrere Generatoren verwendet, wobei dann z. B. einer
eine drehzahlproportionale Ausgangsspannung liefert. Die
Generatoren können an das Bordnetzsteuergerät 14 Gleichstrom
oder Drehstrom liefern, je nach dem ob die
Leistungselektronik für die Gleichrichtung, für die
Wicklungsumschaltung und/oder Leistungsanpassung der
Generatoren im Generator selbst oder im Leistungssteuergerät
untergebracht sind. Der Generator wird weiterhin mit dem
herkömmlichen Spannungsregler betrieben um einen
zusätzlichen Stelleingriff im Teillastbetrieb des Generators
zu haben. Wesentlich ist, daß der Generator im
Vollastbetrieb den Erregerstrom nicht begrenzt, sondern die
Ausgangsspannung drehzahlproportional ansteigt.
Die gegebenenfalls vorgenommenen Wicklungsumschaltungen
erfolgen in groben Spannungsstufen mit dem Ziel einer
maximalen und wirkungsgradoptimierten Ausnutzung der
Generatoren. Diese Umschaltung erfolgt in einer Weise, bei
der bei kleinen Drehzahlen die gesamte Wicklung bzw. in
seriell geschaltete Wicklungen zur Spannungserzeugung
ausgenutzt werden. Bei Erreichen einer vorgebbaren
Drehzahlschwelle wird durch Umschalten zur
Spannungserzeugung nur noch die restliche Wicklung
verwendet. Mit dieser Vorgehensweise ist eine Generator- bzw.
Wicklungsauslegung möglich, die beispielsweise bereits
bei 2000 Umdrehungen zu einer hohen
Generatorausgangsspannung führt. Nach der
Wicklungsumschaltung ergibt sich bei gleicher Drehzahl eine
wesentlich kleinere Generatorausgangsspannung, die mit
steigender Drehzahl wieder linear ansteigt.
Beim Einsatz eines speziellen Generators könnte auch ein
Umschalten der Wicklungen von Stern in Dreieckschaltung
durchgeführt werden, wodurch eine gegenüber der
Sternschaltung um einen Faktor √ höhere Spannung erhalten
wird. In allen Fällen wird das gesamte Bordnetzmanagement
mit Hilfe des Leistungssteuergerätes 14 durchgeführt. Es
wird also auch die Wicklungsumschaltung vom
Bordnetzsteuergerät eingeleitet. Das Leistungssteuergerät
steuert im übrigen auch die dem Generator nachgeschalteten
Stelleinrichtungen für die Leistungsanpassung, also die
gesteuerten Brücken 16, 17 in einer Weise, daß eine
Leistungsanpassung hinsichtlich maximaler Energieausbeute
beim Generator erfolgt. Die gesteuerte Impedanzanpassung
ermöglicht eine maximale Ausnutzung des Generators in Form
einer Leistungsanpassung. Zur Leistungsanpassung wird dem
Generator über die Leistungselektronik eine Belastung
vorgegeben, die den gleichen Innenwiderstand wie der
Generator aufweist.
Die Speicher 18 und 19 stellen einen Spannungszwischenkreis
dar. Sie bilden einen Kurzzeitspeicher mit schneller
Energieaufnahme und dienen zur Zwischenspeicherung. Der
Zwischenkreis ist aus Effizienzgründen direkt an die
Spannungswandler des Leistungssteuergeräts angeschlossen,
die zur zusätzlichen Pufferung der Versorgung noch mit der
Versorgungsbatterie 25 in Verbindung stehen. Hierdurch wird
eine wirkungsgradreduzierende Kaskadierung von
Spannungswandlern vermieden.
Die Starterbatterie 27 und die Versorgungsbatterie 25 können
mit Temperatursensoren 26, 28 versehen werden, die die
gemessenen Temperaturen an das Leistungssteuergerät 14
weiterleiten. Es ist dann eine Ladung der beiden Batterien
mit optimaler temperaturabhängiger Spannung möglich. Bei der
Optimierung des Ladevorgangs können nach Batterienart auch
weitere und/oder andere Parameter berücksichtigt werden.
Der DC/DC-Spannungswandler 21, der die Mindestspannung von
42 V aus der Versorgungsbatterie erzeugen soll, kann auch so
ausgelegt werden, daß er mindestens 42 V liefert, jedoch auf
eine drehzahlproportional steigende Spannung umgeschaltet
und/oder überlagert wird, sofern die an den Kondensatoren
18, 19 des Zwischenkreises entstehende Spannung 42 V
überschreitet. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich,
drehzahlabhängige Lasten direkt ohne zusätzliche Verluste zu
versorgen.
Die Ladungsspeicher, also die Batterien sind in ihrer
Spannungshöhe so auszulegen, daß der
Gesamtsystemwirkungsgrad möglichst hoch ist, daß also unter
anderem eine minimale Anzahl an Spannungswandlungen
erforderlich ist und Hochleistungslasten direkt aus den
Speichern versorgt werden können. Es ist damit möglich, die
Spannungswandler auf mittlere Leistungen auszulegen und
nicht auf Spitzenleistungen.
Im Bordnetz befinden sich sogenannte Bordnetzkarosserie-
Leistungs-Elektronikeinheiten KLE, die für die Verteilung
der Versorgung in der Nähe der Verbraucher sorgen. Sie
halten aus dem Steuergerät ausgelagerte Endstufen und sind
mit einem Datennetz unter anderem mit der KZE Karosserie-
Zentralelektronik und dem Leistungssteuergerät verbunden.
Die Karosserie-Zentralelektronik und die Karosserie-
Leistungs-Elektronikeinheiten KLE können auch als gemeinsame
Leistungs-Elektronikeinheit KZE/KLE ausgestaltet sein, wie
es im Ausführungsbeispiel aufgezeigt wird. Die KLE können
auch zusätzlich Spannungswandler enthalten, z. B. zur
Wandlung auf 7 V.
Mit der in der Figur dargestellten Spannungsversorgungsein
richtung läßt sich eine weitere Funktion realisieren, die
eine Sicherstellung der Versorgung von start- und
ersatzbetriebsrelevanten Komponenten 30, 31 bei entladener
Versorgungsspannung gewährleisten. Dazu sind die Leistungs-Elek
tronikeinheiten, die zur Versorgung der start- und
ersatzbetriebsrelevanten Komponenten 30, 31 dienen, mit den
Spannungswandlern 23 und 24 verbindbar, wobei die Auswahl
der optimalen Verbindung vom Leistungssteuergerät 14
getroffen wird. Eine Alternative wäre die Versorgung und
Umschaltung des Startkreises nur mit dem
Leistungssteuergerät oder nur mit der KLE. Ist die
Versorgungsbatterie weitgehend entladen, kann die
Spannungsversorgung aus der Startbatterie erfolgen. Während
des Startvorgangs selbst wird die Startbatterie 27 entweder
nur für den Starter benutzt und nicht zur Versorgung
verwendet, um einen Spannungseinbruch zu vermeiden oder es
werden weitere interne Spannungswandler eingesetzt, die den
Spannungseinbruch kompensieren. Für die 5 V-Logik und
Sensorik 30 und die sicherheits- und/oder betriebsrelevanten
Elemente kann eine 7 V-Spannung durch einen weiteren Wandler
im KZE/KLE bereitgestellt werden.
Das Leistungssteuergerät und die Karosserie-Leistungs-Elek
tronikeinheiten können in beliebiger Form aufgebaut
sein, beispielsweise als Logik ASIC′s, Mikroprozessoren
und/oder ähnlichem. Weitere Zusatzfunktionen sind möglich.
Das Datennetz kann auch mit anderen Datennetzen,
beispielsweise mit dem Steuergerät des Motors gekoppelt
sein.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem
Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Generator, der mit einem
Bordnetzsteuergerät in Verbindung steht, das eine Vielzahl
von Anschlüssen aufweist, über die wenigstens zwei Batterien
und die elektrischen Verbraucher verbindbar sind und wobei
eine der Batterien dem Starter zugeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens ein Generator ungeregelt
betrieben werden kann und eine drehzahlabhängige
Ausgangsspannung abgibt, die einer Leistungselektronik
zugeführt wird und dort gleichgerichtet wird, wobei die
Ansteuerung der Leistungselektronik vom Bordnetzsteuergerät
durchgeführt wird.
2. Vorrichtung zur Spannungsversorgung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungselektronik eine
gesteuerte Gleichrichterbrücke pro Generator umfaßt, der ein
Spannungszwischenkreis nachgeschaltet ist und sich die
gesteuerte Gleichrichterbrücke und der
Spannungszwischenkreis im Leistungssteuergerät (14)
befinden.
3. Vorrichtung zur Spannungsversorgung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine gesteuerte
Gleichrichterbrücke pro Generator sowie der nachfolgende
Spannungszwischenkreis Bestandteil wenigstens eines
Generators sind.
4. Vorrichtung zur Spannungsversorgung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
wenigstens eine Generator ein Dreiphasendrehstromgenerator
ist, dessen Ständerwicklungen umschaltbar sind, wodurch sich
die zur Spannungserzeugung benutzte Wicklungslänge
verändert, bzw. die Spannung der Wicklungen addieren und die
Wicklungsumschaltung vom Bordnetzsteuergerät (14)
durchgeführt wird.
5. Vorrichtung zur Spannungsversorgung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsumschaltung in
Abhängigkeit von der Generatordrehzahl bzw. der
Leistungsanpassung erfolgt, wobei zwischen der
Minimaldrehzahl und der Maximaldrehzahl wenigstens eine
Wicklungsumschaltung bei einer vorgebbaren Drehzahl erfolgt.
6. Vorrichtung zur Spannungsversorgung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Bordnetzsteuergerät eine Anzahl von Spannungswandlern
umfaßt, die zueinander parallel liegen und unterschiedliche
Ausgangsspannungen liefern, die über eine
Leistungselektronikeinheit weiterverteilt werden.
7. Vorrichtung zur Spannungsregelung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem der
Spannungswandler ein weiterer Spannungswandler vorgeschaltet
ist, der direkt mit der Versorgungsbatterie (25) in
Verbindung steht.
8. Vorrichtung zur Spannungsversorgung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den
Batterien (25, 27) Temperatursensoren (26, 28) zugeordnet
sind, die mit dem Leistungssteuergerät (14) in Verbindung
stehen, das die den Batterien zuführbare Ladespannung in
Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen regelt.
9. Vorrichtung zur Spannungsversorgung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
Verbraucher, die start- und/oder betriebsrelevant sind, über
Umschaltmittel mit beiden Batterien (25, 27) verbindbar
sind, wobei die Verbindung mit der Batterie (27), die zur
Versorgung des Starters (29) dient, nur dann erfolgt, wenn
die andere Batterie (25) einen schlechten Ladezustand
aufweist.
10. Vorrichtung zur Spannungsversorgung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Batterie (27), die dem Starter (29) zugeordnet ist, mit
höchster Priorität geladen wird, wobei die erforderlichen
Umschaltungen vom Leistungssteuergerät (14) ausgelöst
werden.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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