DE3844607C3 - Stromversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeug mit zwei unterschiedlichen Verbraucherspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsschaltung für ein Kraft­ fahrzeug mit zwei verschiedenen Verbraucherspannungen, nämlich der üblichen Bordnetz-Gleichspannung und einer dieser gegenüber höheren Gleichspannung zum Betrieb einer Heizscheibe mit einem Dünnschicht- Heizwiderstand, mit einem Generator und einem Spannungsregler, wobei der Generator für die höhere Spannung ausgelegt ist, die wenigstens der für den Betrieb der Heizscheibe erforderlichen Spannung ent­ spricht, und die vom Generator gelieferte Spannung durch den Regler bei eingeschalteter Heizscheibe auf die höhere Spannung geregelt wird.

Die übliche Stromversorgungsschaltung für Kraftfahrzeuge umfaßt einen Drehstromgenerator aus einem gleichstromdurchflossenen Rotor und einer im Stator angeordneten Dreiphasen-Wicklung. Die beim Drehen des Rotors erzeugte Dreiphasenspannung wird in einer Gleichrichterbrücke zu pul­ sierender Gleichspannung umgewandelt und dem Bordnetz zugeführt. Für den Betrieb ist eine Spannungsregelung auf die maximale Ladespannung von 14,2 V für die Batterie erforderlich. Diese Spannungsregelung er­ folgt durch den Spannungsregler, durch den der Erregerstrom im Rotor periodisch abgeschaltet wird.

Für bestimmte elektrische Verbraucher, beispielsweise für Dünnfilm- Heizscheiben, reicht die übliche Bordnetzspannung von 12 V nicht aus. Sie benötigen eine Spannung von 50 V oder mehr, um die gewünschte Wir­ kung zu entfalten. Da die übrigen Verbraucher jedoch mit der Bordnetz­ spannung von 12 V versorgt werden müssen, ist man gezwungen, zwei un­ terschiedliche Spannungsnetze aufzubauen.

Eine Stromversorgungsschaltung der eingangs genannten Art mit zwei verschiedenen Verbraucherspannungen ist aus der DE 27 05 049 A1 be­ kannt. Bei dieser bekannten Stromversorgungsschaltung wird durch einen Schalter die Heizscheibe im Bedarfsfall unmittelbar mit dem die hohe Gleichspannung für den Betrieb der Heizscheibe liefernden Ausgang der Lichtmaschine verbunden, und es wird dadurch die volle Lichtmaschinen- Ausgangsleistung der Heizscheibe zugeführt. Wegen der hohen Ströme, die dabei durch den Schalter fließen, kommt es zu einer erheblichen Belastung der Schaltkontakte beim Einschalten und insbesondere beim Abschalten der Heizscheibe durch Lichtbogenbildung. Infolgedessen sind hierfür große und teure Schalterkonstruktionen erforderlich, wenn die Stromversorgungsschaltung langfristig sicher arbeiten soll.

Auch aus der US-PS 4 673 797 ist eine gattungsgemäße Stromversorgungsschaltung bekannt, bei der der Generator entweder die für den Betrieb der Heizscheibe erforderliche höhere Spannung oder, nach Umschaltung, die normale Bordnetzspannung liefert. Auch in diesem Fall wird beim Abschalten der Heizscheibe der volle Heizstrom durch die Schaltkontakte unterbrochen. Die hier beschriebene Schaltung weist ferner einen Zeitschalter auf. Dieser hat jedoch die Aufgabe, den Heizscheibenbetrieb nach einer festgelegten Zeitspanne von drei bzw. sechs Minuten, die zum Enteisen oder zur Beseitigung des Beschlags ausreicht, auf den Normalbetrieb umzuschalten.

In der US-PS 3 576 970 ist ferner eine Stromversorgungsschaltung für zwei unterschiedliche Leistungspegel mit zwei getrennten Generatoren beschrieben, bei der der eine Generator zur Versorgung des Bordnetzes und eines ersten Heizregisters, und der andere Generator ausschließlich zur Versorgung eines zweiten Heizregisters zum Vorheizen eines Fahrzeugs vorgesehen ist. Um die Beeinträchtigung der Schaltkontakte beim Ein- und Ausschalten der Verbraucher zu verhindern, erfolgt beim Ausschalten der Verbraucher der Schaltvorgang durch gezieltes Umschalten zwischen den Verbrauchern in zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten.

Es ist ferner eine Stromversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der Verbraucher mit hoher elektrischer Leistung, wie bei­ spielsweise Heizscheiben, nicht mit der Gleichstrom-Bordspannung, son­ dern unabhängig von der Bordnetzspannung unmittelbar mit dem Wechsel­ stromgenerator verbunden werden (DE-OS 21 61 493). Dadurch soll insbe­ sondere die thermische Beanspruchung des Gleichrichters verringert werden. Die in diesem Fall mit dem Heizstrom zu versorgenden Heiz­ scheiben sind jedoch nicht mit einem Dünnschicht-Heizwiderstand verse­ hen, sondern weisen eine Mehrzahl von Widerstandsdrähten auf, so daß ihr elektrischer Widerstand verhältnismäßig niedrig ist und eine Span­ nung in Höhe der üblichen Bordspannung für ihren Betrieb ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungsschal­ tung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß verhältnismäßig kleine und preiswerte Leistungsschalter eingesetzt werden können, ohne daß die Gefahr der Lichtbogenbildung an den Schaltkontakten dieser Leistungsschalter besteht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Strombegrenzungs­ schaltung in Form eines Zeitschalters gelöst, durch die während des Ein- und Ausschaltens der Heizscheibe die Generatorspannung kurzzeitig abgesenkt wird.

Der Zeitschalter, der beim Umschalten des Lastschalters zunächst ein­ geschaltet wird, bewirkt, daß der Regler gezwungen wird, die Genera­ torspannung zunächst auf einen niedrigeren Wert zu regeln, bevor die Kontakte des Lastschalters geöffnet oder geschlossen werden. Der für diese zusätzliche Schaltung erforderliche Schaltungsaufwand ist im Vergleich zu dem Aufwand, der für einen für hohe Ströme geeigneten Leistungsschalter erforderlich ist, verhältnismäßig gering.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Stromversorgungsschaltung mit einer er­ findungsgemäßen Strombegrenzung während des Umschaltvorgangs ist in der Abbildung dargestellt.

Der Regler 40 steuert den Generator 41 über die Leitung 42 auf konstante Bordnetzspannung B+, mit der die Batte­ rie 35 und die Verbraucher 31 versorgt werden. Er besitzt einen zu­ sätzlichen Eingang 43, über den die Felderregung des Generators 41 abgeschaltet werden kann. Gesteuert wird der Eingang 43 von einem Zeitschalter 44, der beim Umschalten des Lastschalters 45 kurzzeitig den Regler 40 zum Regeln auf eine niedrigere Spannung zwingt. Der Zeitschalter 44 seinerseits wird angesteuert durch den Hauptzeitgeber 46. Der Hauptzeitgeber 46 wird von Hand durch den Tippschalter 47 ein- oder ausgeschaltet. Ein im Hauptzeitgeber 46 integrierter Temperatur­ fühler gibt die Einschaltdauer vor, die zwischen Null und 5 Minuten beträgt. Der Hauptzeitgeber 46 öffnet den Lastschalter 45 und ermö­ glicht damit den Fluß des Generatorstroms durch die Heizscheibe 30. Der Hauptzeitgeber 46 besitzt einen Prioritätseingang 48 für das Ab­ schalten. Dieser Eingang 48 ist mit einem Schwellwertschalter 49 ver­ bunden. Dem Eingang 50 des Schwellwertschalters 49 wird die Generator­ spannung G+ zugeführt. Übersteigt die Generatorspannung G+ eine Si­ cherheitsschwelle von etwa 80 V, dann gibt der Schwellwertschalter 49 einen Steuerimpuls an den Eingang 48 des Hauptzeitgebers 46 ab, was zu sorfortiger Unterbrechung des Heizbetriebs der Heizscheibe 30 führt.

Claims (3)

1. Stromversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeug mit zwei verschie­ denen Verbraucherspannungen, nämlich der üblichen Bordnetz- Gleichspannung und einer dieser gegenüber höheren Gleichspannung zum Betrieb einer Heizscheibe mit einem Dünnschicht- Heizwiderstand, mit einem Generator und einem Spannungsregler, wobei der Generator für die höhere Spannung ausgelegt ist, die wenigstens der für den Betrieb der Heizscheibe erforderlichen Spannung entspricht, und die vom Generator gelieferte Spannung durch den Regler bei eingeschalteter Heizscheibe auf die höhere Spannung geregelt wird, gekennzeichnet durch eine Strombegrenzungsschaltung in Form eines Zeitschalters (44), durch den während des Ein- und Ausschaltens der Heizscheibe die Felderregung des Generators (41) kurzzeitig abgeschaltet und dadurch die Generatorspannung kurzzeitig abgesenkt wird.

2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von zu hohen Spannungen bei Fehlern im Heiz­ system eine Spannungsbegrenzungsschaltung (49) vorgesehen ist.

3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spannungsbegrenzung die Generatorausgangsspannung auf den Regler (40) zurückgeführt wird und bei Auftreten einer zu hohen Spannung von beispielsweise mehr als 80 V der Regler (40) den Heizbetrieb unterbricht und auf Normalbetrieb umschaltet.