Vorrichtung zur Spannungsversorounσ für ein Kraftfahrzeuo-Bordnetz

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Spannungsversorgung für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz nach der Gattung des Hauptanspruchs. In solchen Vorrichtungen zur Spannungsversorgung, die als Generator einen permanentmagneterregten Generator enthalten, kann die Span¬ nungsregelung auf verschiedene Weise erfolgen. Eine Möglichkeit ist, einen Längsregler vorzusehen mit einem Hauptstromschalter im Längs¬ zweig, eine weitere Möglichkeit ist eine Querregelung mit einem Hauptstromschalter im Querzweig.. Auch die Kombination von beiden Re¬ gelarten ist möglich. Bei den bisher bekannten Systemen können je¬ doch Spannungsspitzen insbesondere in dem Fall, in dem das System ohne Batterie betrieben wird, zur Zerstörung von empfindlichen Bau¬ elementen führen.

Aus der DE-OS 30 36 092 ist ein Batterieladesystem mit einem per¬ manenterregten Generator bekannt, mit einem Spannungsregler, der eine Zenerdiode zur Spannungsbegrenzung umfaßt, welche zwischen dem Generatorausgang und Masse geschaltet ist und die Spannungsspitzen, die insbesondere im Betrieb ohne Batterie auftreten können, abführt.

Das bekannte Batterieladesystem hat jedoch den Nachteil, daß die Gleichrichterelemente der Drehstrombrucke nicht gesteuert werden.

Solche gesteuerten Drehstrombrücken sind zwar auch im Zusammenhang mit einem permanentmagneterregten Generator und einem Spannungs¬ regler bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 30 09 278, jedoch weist diese vorbekannte Schaltungsanordnung keine Zenerdiode zum Über¬ spannungsschutz auf und ist daher nicht für einen Betrieb ohne Bat¬ terie geeignet. Außerdem wird der Regler bei gesperrten Gleichrich¬ terelementen der gesteuerten Drehstrombrucke vom Generator nicht mit Spannung versorgt, so daß der Spannungsregler bei Betrieb ohne Bat¬ terie überhaupt nicht mehr mit Spannung versorgt würde.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Spannungsversorgung für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt¬ anspruchs und der Nebenansprüche hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß mittels eines Hilfsdiodentrios der Spannungsregler auch bei gesperrten Leistungshalbleitern der Gleichrichterbrücke direkt aus dem Generator mit Spannung versorgt wird und damit auch nach einem Öffnen des Batterieanschlusses (beabsichtigt oder durch Lei¬ tungsbruch bedingt) mit Spannung versorgt bleibt. Ein Betrieb des Reglers und damit eine Steuerung der Drehstrombrucke und die Ver¬ sorgung des Bordnetzes ist daher auch ohne Batterie möglich.

Weiterhin ist besonders vorteilhaft daß über die Leistungszener- diode auch kurzzeitig auftretende Spannungsspitzen abgeleitet werden können, bevor der Regler eingreift und die Leistungshalbleiter sperrt. Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Leistungszenerdiode bei batterielosem Betrieb als Freilaufdiode wirkt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur zeigt einen permanenterregten Dreiphasengenerator 11, dem eine halb gesteuerte Gleichrichterbrücke 12 nachgeschaltet ist. Die Ausgangsleistung steht am Generatorausgang 13 für das nachfolgende Bordnetz zur Verfügung. Zwischen Den Generatorausgang 13 und Masse 14 ist ein Spannungsregler 15 geschaltet, der mit den steuerbaren Gleichrichterelementen, beispielsweise Halbleiterelementen 16, 17 und 18 der Gleichrichterbrücke 12, die außerdem noch die Gleich¬ richterelemente 19, 20, 21 umfaßt, verbunden ist und außerdem über drei Zusatzdioden 22, 23 und 24 mit der Gleichrichterbrücke und je¬ weils einer der drei Phasenwicklungen des Generators 11 verbunden ist. Zwischen den Generatorausgang 13 und Masse 14 ist eine Paral¬ lelschaltung, bestehend aus einer Zenerdiode 25, üblicherweise einer Leistungszenerdiode, gegebenenfalls einer Batterie 26 und verschie¬ denen Verbrauchern, 27, 28, geschaltet. Dabei sind zur Batterie 26 und den Verbrauchern 27 und 28 jeweils Schalter 29, 30 und 31 in Serie geschaltet. Zwischen dem Verbindungspunkt 32 der Zenerdiode 25 mit dem Generatorausgang 13 und die Schalter 29, 30, 31 kann eine Zusatzdrossel 33 geschaltet werden.

Die Gleichrichterelemente 16, 17 und 18 der Gleichrichterbrücke 12 sind im Ausführungsbeispiel als Thyristoren ausgebildet, die Gleich¬ richterelemente 19, 20, 21 sind im Ausführungsbeispiel Dioden. Es ist jedoch auch möglich, die Gleichrichterelemente 19, 20 und 21 ebenfalls als Thyristoren auszubilden und sie entsprechend den Thyristoren 16, 17 und 18 mit dem Spannungsregler zu verbinden und somit eine voll gesteuerte Gleichrichterbrücke zu erhalten.

Die Hilfsdioden 22, 23 und 24 können auch als Zenerdioden ausgebil¬ det sein.

Anstelle der Zenerdiode 25 kann auch eine andere Vorrichtung zum Überspannungsschutz vorgesehen werden.

Mit der in der Figur gezeigten Schaltungsanordnung wird der vom Per¬ manentfeldgenerator gelieferte Strom über die halb gesteuerte Gleichrichterbrücke 12 gleichgerichtet und ins Netz abgegeben. Der Spannungsregler 15 sorgt dafür, daß die AusgangsSpannung des Genera¬ tors unabhängig von den Betriebsbedingungen des Generators konstant gehalten wird. Dazu werden die Thyristoren 16, 17 und 18 gesperrt, wenn die Spannung an Klemme 13 über einen vorgegebenen Wert steigt und leitend gemacht, wenn die Spannung am Gleichleistungsausgang 13 unter einen vorgegebenen Wert fällt. Dabei erfolgt die Ansteuerung der Thyristoren durch den Spannungsregler nach einer an sich bekann¬ ten Phasenanschnittsteuerung oder nach der ebenfalls bekannten Puls¬ paketmethode.

Die drei Hilfsdioden 22, 23 und 24 und die Leistungszenerdiode 25 ermöglichen einen batterielosen Betrieb des Kraftfahrzeugs.

Die Leistungszenerdiode 25 bewirkt bei absichtlicher Öffnung des Batterieanschlusses oder bei durch Leitungsbruch verursachter Öff¬ nung des Batterieanschlusses einen Schutz des Bordnetzes gegen kurz¬ zeitige Spannungsspitzen, solange, bis der Regler eingreift und die Leistungshalbleiter sperrt. Außerdem wirkt die Leistungszenerdiode 25 bei batterielosem Betrieb als Freilaufdiode für das Bordnetz.

Sind die Leistungshalbleiter des Brückengleichrichters gesperrt, so erhält der Spannungsregler 15 über die drei Hilfsdioden 22, 23 und 24 die Spannung direkt aus dem Generator.

Damit ist ein batterieloser Betrieb der Vorrichtung zur Spannungs¬ versorgung möglich, da auch nach Sperren der als Leistungshalbleiter 16, 17 und 18 eine Steuerung der Gleichrichterbrücke über den Span¬ nungsregler erfolgen kann_und dami die Versorgung des Bordnetzes ermöglicht werden kann.