DE3135891A1

DE3135891A1 - Gleichstrombordnetzanlage fuer fahrzeuge, insbesondere kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3135891A1
Application number: DE19813135891
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. 7145 Markgröningen Wirtz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-09-10
Filing date: 1981-09-10
Publication date: 1983-03-24
Also published as: DE3135891C2; FR2512406A1; JPS5859367A; FR2512406B1; US4459536A; JPH0413960B2

Description

ε. 729 9

21.8.1981 Lr/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Gleichstrombordnetzanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Gleichstrombordnetzanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem permanenterregten Wechselstromgenerator zum wahlweisen, unter Speisung aus einer Startbatterie erfolgenden Betrieb als Anlassermotor für eine Brennkraftmaschine. Für verschiedene Kraftfahrzeuge ist eine permanenterregte, bürstenlose elektrische Maschine erwünscht, die einerseits als Generator (Lichtmaschine) und andererseits als Motor (Anlasser) in einem sehr großen Drehzahlbereich betrieben werden kann und vorzugsweise mit dem Schwungrad einer Brennkraftmaschine integrierbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Wechselstromgenerator eine zwei-

phasige Ständerwicklung mit zwei um 90 elektrisch gegeneinander versetzte Phasenwicklungen hat, von denen jede Phasenwicklung im Generatorbetrieb mit einem Gleichrichter und je einem vom zwei zur Ladestromregelung dienenden Transistoren verbunden ist und ferner ein Schalter vorgesehen ist, mit dem für den Motorbetrieb die beiden Phasenwicklungen mit dem einen Pol und die Bezugspunkte der Transistoren mit dem anderen Pol der Starterbatterie verbindbar und die Transistoren auf Betrieb als Wechselsrichter umschaltbar sind. Vorteilhaft können in weiterer Ausgestal-

tung der Erfindung "beide Phasenwicklungen einen Mittelabgriff aufweisen und mit ihren Mittelabgriffen mit dem einen Pol der Starterbatterie über den Schalter -verbindbar sein. Bei Ausbildung der beiden Phasenwicklungen mit einem Mittelabgriff können die beiden Wicklungsenden der Phasenwicklungen jeweils mit untereinander gleichnamigen Elektroden zweier Brückengleichrichter verbunden sein, deren andere beiden, untereinander ebenfalls gleichnamigen Elektroden gegenseitig -verbunden und mit den gleichnamigen Elektroden der miteinander -verbundenen beiden anderen Brückengleichrichter der zweiten Phasenwicklung elektrisch leitend untereinander -verbunden sein und an einen Schaltkontakt eines Kontaktpaares des -vorzugsweise elektromagnetischen Schalters angeschlossen sein, dessen Gegenkontakt an dem gleichen Pol der Starterbatterie liegt, an dem bei Motorbetrieb die Schalttransistoren liegen.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer Bordnetzanlage mit wahlweise als Anlasser verwendbarem Wechselstromgenerator.

Gemäß dem Schaltbild nach Figur 1 weist der im einzelnen nicht näher dargestellte permanent erregte Wechselstromgenerator 10 zwei Phasenwicklungen 11 und 12 auf, von denen jede wie nachstehend beschrieben in gleicher Weise geschaltet ist. Die Phasenwicklung 11 besteht aus zwei Wicklungshälften 13₃ 1^ und hat einen gemeinsamen Mittelabgriff 15· Die Halbwicklungen 13 und 1 U werden zueinander gegenphasig induziert und ergeben zwischen den Wicklungsenden 16 und 17 eine Wechselspannung die, um 90 elektrisch phasenverdreht gegenüber der zwischen den Wicklungsenden 18 und 19 entstehenden Wechselspannung an der Phasenwicklung 12 liegt.

R.

Die äußeren Wicklungsenden der ersten Phasenwicklung 11 sind mit jeweils einer Kathode zweier an ihrer Anode verbundenen Gleichrichter 21, 22 verbunden. In analoger Weise sind über der zweiten Phasenwicklung 12 zwei Brückengleichrichter 23 und 2.\ vorgesehen, deren untereinander verbundene Anoden zusammen mit denjenigen der beiden anderen Brückengleichrichter 21 und 22 an eine gemeinsame, zum Schaltkontakt 25 eines elektromagnetischen fünfpoligen Schalters 26 führende Leitung 27 angeschlossen sind. Der Mittelabgriff 15 der ersten Phasenwicklung 11 ist an einen mit 28 bezeichneten Schaltkontakt des Schalters 26 angeschlossen, dessen Gegenkontakt 29 mit'dem Pluspol der· bei 30 angedeuteten, zur dargestellten Gleichstrombordnetzanlage gehörenden Starterbatterie verbunden ist. Der Mittelabgriff 31 der zweiten Phasenwicklung 12 ist über eine Verbindungsleitung 32 an einen Schaltkontakt 33 des elektromagnetischen Schalters 26 gelegt, welcher in der dargestellten Ladestromstellung mit seinem Gegenkontakt und über diesen ebenso wie der Mittelabgriff 15 an den Pluspol der Batterie 30 angeschlossen ist.

In der in Figur 1 dargestellten Stellung des Schalters für Motorbetrieb ist die für die Gleichrichter 21, 22 und 23 j 2k gemeinsame Leitung 27 und der von ihr gespeiste Kontakt 25 durch die abgehobene Schaltbrücke 36 von dem mit dem Minuspol der Batterie 30 verbundenen Gegenkontakt 37 abgetrennt.

Die Ladung des Batterie 30 erfolgt im Falle des Generatorbetriebs mit Hilfe von einem von vier Längsreglern LR1, LR2, LR3, LEU, die untereinander identisch aufgebaut sind und von den Wicklungsenden 16, 17 bzw. 18, 19 der beiden Phasenwicklungen 11 und 12 zu einer gemeinsamen ■Verbindungsleitung ^O führen, welche über die bei Generatorbetrieb geschlos-

sene, von. der Schalfbrücke 50 miteinander verbundenen Schaltkontakten 51 und 52 zum Pluspol der Batterie 30 führt. In jedem der Längsregler LR1 bis LRU ist wie für den letztgenannten Längsregler angedeutet ein MOSFET k5 und ein von diesem gesteuerter Schalttransistor k6 vorgesehen. Die von den Wicklungshälften der Phasenwicklungen 11 und 12 gelieferten positiven Spannungshalbwellen werden nach dem Mull-Durchgang um so später über die Schalt transistoren kG mit der gemeinsamen Plusleitung ^7 verbunden, je höher der jeweilige Lasungszustand der Batterie 30 ist. Wobei die gemeinsame Minusleitung der Gleichrichter 21 bis 2k über die Schaltbrücke 36 mit dem Minuspol der Batterie verbunden ist.

Bei der in Figur 1 gezeigten Umschaltung des Wechselstromgenerators 10 auf Anlaßbetrieb hebt die Schaltbrücke 50 ab und trennt dadurch die Längsregler von der Plusleitung der Batterie. Außerdem werden die Schaltkontakte 33 und 35 sowie 28 und 29 miteinander verbunden und die Mittelanzapfungen 15 und 31 der beiden Phasenwicklungen 11 und 12 an den Pluspol der Batterie 30 geschaltet, während gleichzeitig die Gleichrichter 21, 22, 23 und 2k über die Schaltkontakte 25 und 37 und die sie trennende Kontaktbrücke 36 von der Minusleitung It-7 getrennt werden. Außerdem verbindet eine Schaltbrücke kl die beiden Schaltkontakte k2 und k3 miteinander und schaltet dabei die vier Längsregler an den Minuspol der Batterie 30 derart, daß sie für den Motorbetrieb als Wechselrichter arbeiten können und nacheinander den Wicklungshälften der Phasenwicklungen 11 und 12 jeweils um 90 verset
Batterie 30 zuführen können.

und 12 jeweils um 90 versetzte Betriebs ströme aus der

In Figur 2 ist ein Schaltungsbeispiel für die Längsregler LR1 bis LEU dargestellt. Dort sind zur Realisierung der Schalttransistoren h6 je ein MOSFET 68 vorgesehen. Zur Anordnung des MOSFEi 68, der je nach Stellung des Umschalters 2.6 mit dem Pluspol oder Minuspol der Batterie verbunden sein kann (Generator- oder Motorbetrieb), dient eine spezielle Anordnung, die jeweils aus einem pnp-Transistor 61 und einem mit seiner Emitterkollektor strecke zum Transistor 61 in Reihe liegenden npn-Transistor 62 besteht, der mit seinem Kollektor an den Minuspol der Batterie 30 angeschlossen ist. Die untereinander verbundenen Emitter bilden einen umschaltbaren Fußpunkt, welcher über einen Widerstand 6k von etwa 1 kOhm und einem in Reihe liegenden Kondensator 65 von etwa 1 ,uF an die Parallelschaltung aus einem Widerstand 66 sowie der Steuerelektrode eines MOSFET 68 angeschlossen ist. Durch die Kontaktwechslerbrücke 69 kann dieser MOSFET für Anlasserbetrieb auf den Minuspol der Batterie 30 und für Generatorbetrieb auf den Pluspol umgeschalt et. werden. Der besondere Vorteil liegt dabei darin, daß für Anlasserbetrieb in einfachster Weise auf Wechselrichter und für Betrieb als Generator auf Stromregelung mit Längsreglern umgeschaltet werden kann, wobei für beide Betriebsarten die gleichen Bauelemente vorgesehen sind und demzufolge doppelt ausgenützt werden können.

L θ e r s e i t e

Claims

R. η η Α Γί ir .ζ, '? ·2 21.8.1981 Lr/Wl ROBERT BOSCH GMBH5 TOOO Stuttgart 1 Ansprüche

1. /Gleichstrombordnetzanlage mit einem permanent erregt en Wechselstromgenerator zum wahlweisen unter Speisung aus einer Starterbatterie erfolgenden Betrieb als Anlassermotor für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator eine zweiphasige Ständerwicklung mit zwei um-90 elektrisch gegeneinander versetzte Phasenwicklungen (11 j 12) hat, von denen jede im Generatorbetrieb mit einem Brücken-Gleichrichter (21, 22, 23, 2k) und einem zur Ladestromregelung dienenden Transistor (^6) verbunden ist, und daß ein Schalter (26) vorgesehen ist, mit dem für den Motorbetrieb die Mittelpunkte der beiden Phasenwicklungen (11, 12) mit dem Pluspol und die Schalttransistoren mit dem Minuspol der Starterbatterie (30) verbindbar und damit die Transistoren auf Betrieb als Wechselrichter umschaltbar sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Phasenwicklungen (11, 12) mit Dioden (21, 22 bzw. 23, 2k'. verbunden sind und die Anorden dieser Dioden über das Kontaktpaar (25, 37) im Generatorbetrieb mit dem Minuspol der Starterbatterie (30) verbindbar sind.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß die Schalttransistoren für den wahlweisen Generator- und Motorbetrieb als MOSFET ausgebildet sind und durch je eine spezielle Schaltung angesteuert werden, die unabhängig davon arbeitet, mit welchem Pol der Batterie die Schalttransistoren verbunden sind.