DE4306510A1 - Switching arrangement in motor vehicles for ensuring the optimum charge state of the battery of the vehicle electrical system - Google Patents

Switching arrangement in motor vehicles for ensuring the optimum charge state of the battery of the vehicle electrical system

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Abstract

In a switching arrangement in motor vehicles for ensuring the optimum charge state of the battery (B) of the vehicle electrical system during driving, comprising a battery (B) of the vehicle electrical system, low-voltage loads (V1...Vn) and high-power loads (VL) as well as a first generator (G1) and second generator (G2), in which the first generator (G1) is connected at least to the low-voltage loads (V1...Vn), the battery (B) of the vehicle electrical system can be switched exclusively to the second generator (G2) when the supply voltage (UB) of the battery (B) of the vehicle electrical system is below a predetermined value. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung in Kraft­ fahrzeugen zur Sicherstellung des optimalen Ladezustan­ des der Bordnetzbatterie während des Fahrbetriebs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a switching arrangement in force vehicles to ensure the optimal state of charge of the on-board electrical system battery while driving the preamble of claim 1.

Eine derartige Schaltanordnung ist aus dem Abstract der japanischen Anmeldung JP 2241398 (A) bekannt. Diese be­ kannte Schaltanordnung enthält eine Bordnetzbatterie, einen Niederspannungs- und einen Hochleistungsverbrau­ cher sowie einen ersten und zweiten Generator und dient zur Sicherstellung einer stabilen Ladung der Bordnetz­ batterie. Die Bordnetzbatterie, der erste Generator und der Niederspannungsverbraucher sind durch Parallel­ schaltung untrennbar miteinander verbunden.Such a switching arrangement is from the abstract of the Japanese application JP 2241398 (A) known. These be known switching arrangement contains an on-board electrical system battery, a low voltage and a high power consumption cher and a first and second generator and serves to ensure a stable charge of the vehicle electrical system battery. The on-board electrical system battery, the first generator and the low voltage consumers are through parallel circuit inseparable.

Liegt die Spannung der Bordnetzbatterie oberhalb eines vorgegebenen Wertes, ist der zweite Generator mit dem Hochleistungsverbraucher verbunden. Der Hoch­ leistungsverbraucher wird über den zweiten Generator bei Vollweggleichrichtung versorgt. Liegt dagegen die Spannung der Bordnetzbatterie unterhalb dieses vorgege­ benen Wertes, wird auch der zweite Generator parallel zur Bordnetzbatterie und zum Niederspannungsverbraucher zugeschaltet. In diesem Fall muß die Generatorausgangs­ spannung des zweiten Generators zum Schutz des Nieder­ spannungsverbrauchers reduziert werden, indem von Vollweggleichrichtung auf Einweggleichrichtung überge­ gangen wird. Mit dieser Schaltanordnung ist ein schnel­ les Laden der Bordnetzbatterie mit maximal möglicher Generatorausgangsspannung des zweiten Generators nicht möglich, da anderenfalls der Niederspannungsverbraucher durch Überspannung zerstört werden könnte.If the voltage of the on-board electrical system battery is above one specified value, is the second generator with the High-performance consumers connected. The high the second generator generates power supplied with full-wave rectification. However, is the  Voltage of the on-board electrical system battery below this value, the second generator also becomes parallel to the on-board electrical system battery and the low-voltage consumer switched on. In this case the generator output voltage of the second generator to protect the low voltage consumer can be reduced by Full-wave rectification converted to one-way rectification will go. With this switching arrangement is a quick The charging of the on-board electrical system battery with the maximum possible Generator output voltage of the second generator is not possible, otherwise the low voltage consumer could be destroyed by overvoltage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalt­ anordnung zu schaffen, mit der ein Schnelladen der Bordnetzbatterie durch eine alleine auf den Batte­ rieladezustand angepaßte Generatorausgangsspannung mög­ lich ist und gleichzeitig sowohl eine ausreichende elektrische Versorgung als auch ein Überspannungsschutz der Niederspannungsverbraucher gewährleistet ist.The invention has for its object a switching to create an arrangement with which a quick charge of the On-board electrical system battery by one alone on the battery Load state adapted generator output voltage possible Lich and at the same time both sufficient electrical supply as well as surge protection the low voltage consumer is guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch den einzigen Patentanspruch gelöst.This task is solved by the only claim solved.

Erfindungsgemäß wird die bekannte Schaltanordnung der­ art modifiziert, daß der zweite Generator ausschließ­ lich an die Bordnetzbatterie schaltbar ist, wenn die Versorgungsspannung der Bordnetzbatterie unterhalb ei­ nes vorgegebenen Wertes liegt. Durch diese aus­ schließliche elektrische Verbindung der Bordnetzbatte­ rie mit dem zweitem Generator, sind einerseits die Nie­ derspannungsverbraucher vom zweiten Generator getrennt, andererseits jedoch werden die Niederspannungsverbrau­ cher weiterhin vom ersten Generator elektrisch ver­ sorgt.According to the known switching arrangement of the Art modified that the second generator excludes Lich can be switched to the on-board electrical system battery if the Supply voltage of the on-board electrical system battery below egg of the specified value. Through this out Eventual electrical connection of the vehicle electrical system battery rie with the second generator, on the one hand are never the voltage consumer is separated from the second generator, on the other hand, however, the low voltage consumption  cher continues to be electrically powered by the first generator worries.

Mit dieser erfindungsgemäßen Schaltanordnung ist eine Begrenzung der Generatorausgangsspannung des zweiten Generators nicht nötig, wenn die Bordnetzbatterie ge­ rade im entladenen Zustand mit Hilfe des zweiten Ge­ nerators aufgeladen wird.With this switching arrangement according to the invention Limiting the generator output voltage of the second Generator not necessary if the on-board electrical system battery straight in the unloaded state with the help of the second Ge nerators is charged.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt.In the drawing is an embodiment of the Erfin shown.

Die Eingänge eines ersten Generators G1 und eines zwei­ ten Generators G2 sind jeweils mit einem Ausgang eines Steuergerätes SG verbunden. Der Ausgang des ersten Ge­ nerators G1 ist an die Niederspannungsverbraucher V1 bis Vn untrennbar angeschlossen. Darüber hinaus führt der Ausgang des ersten Generators G1 auch zu einem er­ sten Schaltkontakt eines ersten steuerbaren Schalters S1. Der zweite Schaltkontakt des Schalters S1 ist zum einen mit der Bordnetzbatterie B und zum anderen mit einem ersten Schaltkontakt eines zweiten steuerbaren Schalters S2 verbunden. Am zweiten Schaltkontakt des zweiten Schalters S2 ist ein Hochleistungsverbraucher VL angeschlossen, der wiederum mit dem Steuergerät SG elektrisch verbunden ist. Die Schalter S1 und S2 sind jeweils mit einem Steuereingang versehen, die über Steuerleitungen jeweils mit einem Ausgang des Steuerge­ rätes SG verbunden sind. Ein dritter Schaltkontakt des zweiten Schalters S2 ist am Ausgang des zweiten Genera­ tors G2 angeschlossen. Der Ausgang des zweiten Genera­ tors G2, der Ausgang des ersten Generators G1 und ein Anschluß der Bordnetzbatterie B sind jeweils mit weite­ ren Eingängen des Steuergerätes SG verbunden.The inputs of a first generator G1 and a second generator G2 are each connected to an output of a control unit SG. The output of the first generator G1 is inseparably connected to the low voltage consumers V 1 to V n . In addition, the output of the first generator G1 also leads to a switching contact of a first controllable switch S 1 . The second switch contact of the switch S 1 is connected on the one hand to the on-board electrical system battery B and on the other hand to a first switch contact of a second controllable switch S 2 . A high-power consumer V L is connected to the second switch contact of the second switch S 2 and is in turn electrically connected to the control unit SG. The switches S 1 and S 2 are each provided with a control input, each of which is connected to an output of the control unit SG via control lines. A third switch contact of the second switch S 2 is connected to the output of the second generator G2. The output of the second generator G2, the output of the first generator G1 and a connection of the on-board electrical system battery B are each connected to further inputs of the control unit SG.

Das Steuergerät SG regelt über die Eingänge der beiden Generatoren G1 und G2 die Soll-Spannungen an den Aus­ gängen der beiden Generatoren abhängig von den vom Steuergerät SG gemessenen Ist-Spannungen UG1 und UG2. Die Ausgangsspannung UG1 des ersten Generators G1 wird dabei auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt, der durch die maximal zulässige Versorgungsspannung der Niederspannungsverbraucher V1 bis Vn vorgegeben ist. Die Ausgangsspannung UG2 des Generators G2 wird mittels der Schalterstellungen der Schalter S1 und S2 abhängig vom Ladezustand der Bordnetzbatterie B geregelt. Ein mögliches Maß für den Ladezustand der Bordnetzbatterie ist beispielsweise der Wert der Batteriespannung UB.The control unit SG regulates the target voltages at the outputs of the two generators via the inputs of the two generators G1 and G2 depending on the actual voltages U G1 and U G2 measured by the control unit SG. The output voltage U G1 of the first generator G1 is limited to a maximum permissible value which is predetermined by the maximum permissible supply voltage of the low-voltage consumers V 1 to V n . The output voltage U G2 of the generator G2 is regulated by means of the switch positions of the switches S 1 and S 2 depending on the state of charge of the on-board electrical system battery B. A possible measure for the state of charge of the on-board electrical system battery is, for example, the value of the battery voltage U B.

In diesem Ausführungsbeispiel werden die Schalterstel­ lungen der Schalter S1 und S2 durch das Steuergerät SG abhängig vom Wert der Batteriespannung UB und abhängig davon, ob der Hochleistungsverbraucher VL ein- oder aus­ geschaltet ist, eingestellt. Die Batteriespannung UB der Bordnetzbatterie B wird im Steuergerät SG mit einem hier nicht dargestellten Spannungsschwellwert vergli­ chen. Liegt die gemessene Batteriespannung UB unterhalb dieses vorgegebenen Spannungsschwellwertes, wird auf eine ungenügende Ladung der Bordnetzbatterie B ge­ schlossen. Einem ungenügenden Ladezustand der Bordnetz­ batterie B ist die Schalterstellung 0 des ersten Schal­ ters S1 und die Schalterstellung 1 des zweiten Schal­ ters S2 zugeordnet. Mit diesen Schalterstellungen, die durch das Steuergerät eingestellt werden, ist der zweite Generator G2 alleine mit der Bordnetzbatterie B verbunden. Daraufhin wird die maximal mögliche Genera­ torausgangsspannung des zweiten Generator G2 zu­ gelassen; d. h. die Ausgangsspannung UG2 wird nicht durch das Steuergerät SG begrenzt bzw. wird optimal an den Ladezustand der Bordnetzbatterie B angepaßt. Da­ durch wird eine schnellstmögliche Ladung der Bordnetz­ batterie B erreicht. Die Niederspannungsverbraucher V1 bis Vn werden in diesem Fall alleine vom ersten Genera­ tor G1 versorgt.In this exemplary embodiment, the switch positions of the switches S 1 and S 2 are set by the control unit SG depending on the value of the battery voltage U B and depending on whether the high-power consumer V L is switched on or off. The battery voltage U B of the on-board electrical system battery B is compared in the control unit SG with a voltage threshold value, not shown here. If the measured battery voltage U B is below this predetermined voltage threshold value, it is concluded that the on-board electrical system battery B is not sufficiently charged. An insufficient state of charge of the on-board electrical system battery B is assigned switch position 0 of first switch S 1 and switch position 1 of second switch S 2 . With these switch positions, which are set by the control unit, the second generator G2 is alone connected to the on-board electrical system battery B. Then the maximum possible generator output voltage of the second generator G2 is allowed; ie the output voltage U G2 is not limited by the control unit SG or is optimally adapted to the state of charge of the on-board electrical system battery B. Since the on-board electrical system battery B is charged as quickly as possible. In this case, the low voltage consumers V 1 to V n are supplied solely by the first generator G1.

Befindet sich die Batteriespannung UB auf einem Wert, der größer oder gleich dem vorgegebenen Spannungs­ schwellwert ist, wird durch das Steuergerät SG die Schalterstellung 1 des ersten Schalters S1 eingestellt. Steht der Schalter S1 in der Schalterstellung 1, d. h. ist der Schalter S1 geschlossen und befindet sich der zweite Schalter S2 in der Schalterstellung 1, so daß der Generator G2 in Verbindung mit den Nieder­ spannungsverbrauchern V1 und Vn steht, ist eine Be­ grenzung der Ausgangsspannung UG2 des Generators G2 im gleichen Maße wie die Begrenzung der Ausgangsspannung UG1 des ersten Generators G1 notwendig. Erkennt das Steuergerät, daß der Hochleistungsverbraucher VL ein­ geschaltet ist, stellt das Steuergerät SG den zweiten Schalter S2 in die Schalterstellung 2 um, vorausge­ setzt, die Batteriespannung UB liegt nicht unterhalb des vorgegebenen Spannungsschwellwertes. In diesem Fall erhöht das Steuergerät SG bei Bedarf die Ausgangsspan­ nung UG2 des Generators G2 wieder über den Wert, der durch die maximal zulässige Verbraucherspannung der Niederspannungsverbraucher V1 bis Vn vorgegeben ist. Da also der Generator G2 lediglich mit dem Hochleistungsverbraucher VL verbunden ist, kann einer­ seits dessen ausreichende Versorgung sichergestellt werden, andererseits sind jedoch die Niederspannungs­ verbraucher V1 bis Vn nicht durch die Spannungserhöhung des zweiten Generators G2 gefährdet. Darüber hinaus kann die Bordnetzbatterie B in diesem Fall durch den ersten Generator G1 geladen werden, wenn der Generator G1 mehr Leistung erzeugt, als durch die Nieder­ spannungsverbraucher V1 bis Vn benötigt wird.If the battery voltage U B is at a value which is greater than or equal to the predetermined voltage threshold, the control unit SG sets the switch position 1 of the first switch S 1 . Is the switch S 1 in the switch position 1 , ie the switch S 1 is closed and the second switch S 2 is in the switch position 1 , so that the generator G2 is in connection with the low voltage consumers V 1 and V n is one Be necessary to limit the output voltage U G2 of the generator G2 to the same extent as the limitation of the output voltage U G1 of the first generator G1. If the control unit detects that the high-power consumer V L is switched on, the control unit SG switches the second switch S 2 to the switch position 2 , provided the battery voltage U B is not below the predetermined voltage threshold. In this case, the control unit SG increases the output voltage U G2 of the generator G2 again above the value specified by the maximum permissible consumer voltage of the low-voltage consumers V 1 to V n . Since the generator G2 is only connected to the high-power consumer V L , sufficient supply can be ensured on the one hand, but on the other hand the low-voltage consumers V 1 to V n are not endangered by the voltage increase of the second generator G2. In addition, the on-board electrical system battery B can be charged in this case by the first generator G1 if the generator G1 generates more power than is required by the low voltage consumers V 1 to V n .

Mit dieser erfindungsgemäßen Schaltanordnung ist gleichzeitig eine optimale und schnellstmögliche Ladung der Bordnetzbatterie, eine ausreichende Versorgung al­ ler Verbraucher und ein sicherer Überspannungsschutz der Niederspannungsverbraucher gewährleistet.With this switching arrangement according to the invention at the same time an optimal and fastest possible charge the on-board electrical system battery, an adequate supply al consumer and a safe surge protection the low voltage consumer guarantees.

Claims (1)

Schaltanordnung in Kraftfahrzeugen zur Sicherstel­ lung des optimalen Ladezustands der Bordnetzbatte­ rie während des Fahrbetriebs, bestehend aus einer Bordnetzbatterie, Niederspannungs- und Hochlei­ stungsverbrauchern sowie einem ersten und zweiten Generator, bei der der erste Generator zumindest an die Niederspannungsverbraucher angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bordnetz­ batterie (B) ausschließlich an den zweiten Genera­ tor (G2) schaltbar ist, wenn die Versorgungsspan­ nung (UB) der (B) unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt.Switching arrangement in motor vehicles to ensure the optimal charging state of the on-board electrical system battery during driving operation, consisting of an on-board electrical system battery, low-voltage and high-voltage power consumers and a first and second generator, in which the first generator is connected at least to the low-voltage consumer, characterized in that the On-board electrical system battery (B) can only be switched to the second generator (G2) if the supply voltage (UB) of (B) is below a specified value.
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