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Die
Erfindung betrifft eine Generatorvorrichtung, welche einen Generatorregler,
einen Generator, eine Gleichrichter-Brückenschaltung und
einen Temperatursensor aufweist.
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Stand der Technik
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Es
ist bereits bekannt, die Komponenten einer in einem Kraftfahrzeug
vorgesehenen Generatorvorrichtung vor einer Überhitzung
zu schützen. Zu diesem Zweck ist ein Temperatur-Schwellenwert
vorgegeben, der in einem Speicher hinterlegt ist. Dieser Temperatur-Schwellenwert
wird mit einem von einem Temperatursensor abgeleiteten Temperatur-Istwert verglichen. Überschreitet
der Temperatur-Istwert den Temperatur-Schwellenwert, dann werden
geeignete Maßnahmen ergriffen, um eine Überhitzung
der Komponenten der Generatorvorrichtung zu verhindern. Beispielsweise
wird die Leistungsabgabe des Generators reduziert, indem die vom
Generator bereitgestellte Gleichspannung reduziert wird.
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Da
der genannte Temperatur-Schwellenwert fest eingestellt ist und da
bei der bekannten Vorrichtung die Isttemperatur nur an einer vorgegebenen Stelle
der Vorrichtung erfasst wird, beispielsweise im Generatorregler,
wird bei bestimmten Fahrzeugapplikationen die Leistungsabgabe des
Generators bereits begrenzt, bevor es dazu kommt, dass gefährdete
Komponenten, beispielsweise die Dioden der Gleichrichterbrücke,
ihre Grenztemperatur überschreiten. Weiterhin kann es dazu
kommen, dass bei anderen Fahrzeugapplikationen noch keine Begrenzung
der Leistungsabgabe des Generators vorgenommen wird, obwohl gefährdete
Komponenten bereits ihre Grenztemperatur überschritten
haben.
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Folglich
führt eine feste Einstellung der Abregelschwelle dazu,
dass bei bestimmten Fahrzeugapplikationen die Leistung schon in
unkritischen Temperaturbereichen begrenzt wird, während
bei anderen Fahrzeugapplikationen kein ausreichender Schutz der
Komponenten der Generatorvorrichtung vor einer Überhitzung
gegeben ist.
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Aus
der
DE 197 12 445
A1 ist ein System zur Steuerung und/oder Regelung von Betriebsabläufen bei
einem Kraftfahrzeug bekannt. Bei diesem bekannten System sind eine
die Betriebsabläufe steuernde und/oder regelnde elektronische
Schaltung sowie Temperaturerfassungsmittel vorgesehen. Die Temperaturerfassungsmittel
sind wenigstens mit Teilen der elektronischen Schaltung in thermischem Kontakt
und erfassen einen die Temperatur dieses Teils repräsentierenden
Temperaturwert. Des Weiteren sind Mittel vorgesehen, mittels derer
erkannt wird, ob der Temperaturwert wenigstens einen von wenigstens
zwei unterschiedlichen Schwellenwerten überschreitet. Ist
dies der Fall, dann werden unterschiedliche Maßnahmen eingeleitet,
je nachdem, welcher der unterschiedlichen Schwellenwerte überschritten
wird. Beispielsweise werden bei einer erkannten Überschreitung
eines ersten, niedrigeren Schwellenwertes die Betriebsabläufe
auf solche Betriebsabläufe beschränkt, die weniger
Wärme produzieren oder eine geringere Verlustleistung aufweisen, und
bei einer erkannten Überschreitung eines zweiten, höheren
Schwellenwertes Teile der Schaltung, insbesondere Endstufenschaltungen
und/oder digitale Schaltungsteile, außer Betrieb gesetzt,
wobei für die außer Betrieb gesetzten Teile ein
Notlauf, insbesondere ein mechanischer, hydraulischer und/oder elektrischer
Notlauf, vorgesehen ist.
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Vorteile der Erfindung
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Eine
Generatorvorrichtung gemäß der Erfindung weist
demgegenüber den Vorteil auf, dass durch die Einstellbarkeit
der Abregelschwelle von außen ein Schwellenwert vorgege ben
werden kann, bei welchem der jeweiligen Applikation entsprechend
die Komponenten der Generatorvorrichtung geschützt werden
ohne sie in unkritischen Temperaturbereichen in ihrer Leistung einzuschränken.
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Beispielsweise
können in einem Steuergerät die Daten eines Modelles
hinterlegt sein, anhand welcher Temperaturzusammenhänge
zwischen den einzelnen Komponenten der jeweils vorliegenden Generatorvorrichtung
ermittelt und in einen jeweils zugehörigen Temperatur-Schwellenwert
umgerechnet werden. Dieser wird dann dem Generatorregler über eine
geeignete Schnittstelle zugeführt und vom Generatorregler
im weiteren Betrieb der Generatorvorrichtung verwendet.
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Auf
diese Weise kann für jede Applikation individuell ein optimaler
Temperatur-Schwellenwert vorgegeben werden derart, dass einerseits
ein rechtzeitiges Einleiten von Schutzmaßnahmen sichergestellt
ist, aber auch eine maximale Leistungsabgabe des Generators so lange
gewährleistet ist, bis der erfasste Temperatur-Istwert
den individuellen Temperatur-Schwellenwert überschreitet.
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Weitere
vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren
beispielhafter Erläuterung anhand der Figur.
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Zeichnung
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Die 1 zeigt
eine Blockdarstellung einer Generatorvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
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Beschreibung
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Die 1 zeigt
eine Blockdarstellung einer Generatorvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Bei der
dargestellten Generatorvorrichtung han delt es sich um eine Kfz-Generatorvorrichtung,
welche zur Bereitstellung einer Versorgungsgleichspannung B+/B– für
das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs auf Versorgungsgleichspannungsleitungen 10a und 10b vorgesehen
ist.
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Die
gezeigte Generatorvorrichtung weist einen Generatorregler 1,
eine Endstufe 1a, einen Generator 2 und eine Gleichrichterbrücke 3 auf.
Der Generatorregler 1 stellt dem Generator 2 über
die Endstufe 1a eine Erregerspannung UR zur
Verfügung. Zu diesem Zweck erzeugt der Generatorregler 1 ein Steuersignal
s, welches in der Endstufe 1a in die genannte Erregerspannung
UR umgesetzt wird. Der Generator 2 enthält
einen Rotor mit einer Erregerspule Le, die
im Betrieb mit dem Erregerstrom Ie beaufschlagt
wird, und einen Stator, welcher Phasenwicklungen LU,
LV und LW aufweist.
Ausgangsseitig stellt der Generator Phasenspannungen U, V und W
zur Verfügung, die der nachgeschalteten Gleichrichterbrücke 3 als
Eingangsgrößen dienen. Die Gleichrichterbrücke 3 weist
sechs Zenerdioden D1, D2, D3, D4, D5 und D6 auf, wobei die Dioden
D1 und D4, D2 und D5 sowie D3 und D6 jeweils einen Diodenstrang
bilden. Die Gleichrichterbrücke 3 dient zur Umwandlung
der ihr zugeführten Phasenspannungen U, V, W in die Gleichspannung
B+/B–. Diese wird dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs über
die Versorgungsgleichspannungsleitungen 10a und 10b zugeführt.
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Die
dem Bordnetz bereitgestellte Versorgungsgleichspannung B+/B– dient
zur Versorgung von Verbrauchern 6, 8 und 9,
wobei der Verbraucher 6 über einen Schalter 5 und
der Verbraucher 8 über einen Schalter 7 an
die Versorgungsgleichspannungsleitung 10a angeschlossen
ist.
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Des
Weiteren kann die in der 1 gezeigte Generatorvorrichtung
eine Batterie 4 aufweisen, deren Pluspol mit der Versorgungsgleichspannungsleitung 10a und
deren Minuspol mit der Versorgungsgleichspannungsleitung 10b verbunden
ist.
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Im
Normalbetrieb der Generatorvorrichtung erhält der Generatorregler 1 beispielsweise
von einem Steuergerät 12, welches an den CAN-Bus 13 des
Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, über seinen Eingangsanschluss
E1 Datensignale DS zugeführt, welche Informationen über
die Betriebsparameter der Generatorvorrichtung enthalten. Der Generatorregler 1 generiert
in Abhängigkeit von diesen Datensignalen Steuersignale
s für die Endstufe 1a. Diese Steuersignale s weisen
beispielsweise ein vorgegebenes Tastverhältnis auf und
werden in der Endstufe 1a in die Erregerspannung UR umgesetzt, die dem Generator 2 zugeführt
wird. Dort fließt ein von dieser Erregerspannung abhängiger
Erregerstrom Ie durch eine dem Rotor des
Generators zugehörige Erregerspule Le.
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Aufgrund
des Stromflusses durch die Erregerspule Le werden
in den Phasenwicklungen LU, LV, LW die Phasenspannungen U, V. und W erzeugt
und der Gleichrichterbrücke 3 als Eingangssignale
zugeführt.
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Die
Gleichrichterbrücke 3 setzt die Phasenspannungen
U, V und W in die Versorgungsgleichspannung B+/B– um, die
dem Bordnetz auf den Versorgungsgleichspannungsleitungen 10a und 10b bereitgestellt
wird. Der dabei fließende Generatorstrom ist mit IG bezeichnet.
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Im
Betrieb der in der 1 gezeigten Generatorvorrichtung
tritt eine Erwärmung der Komponenten auf. Diese Erwärmung
ist umso stärker, je größer die vom Generator
abgeforderte Ausgangsleistung ist. Eine derartige große
Ausgangsleistung wird vom Generator beispielsweise im Winter abgefordert, wenn
die Innenraumheizung des Fahrzeugs, das Gebläse, die Heckscheibenheizung,
usw., eingeschaltet sind.
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Um
diese große Ausgangsleistung des Generators bereitzustellen,
erzeugt der Generatorregler 1 als Reaktion auf den Empfang
der Datensignale DS das Steuersignal s derart, dass die Endstufe 1a dem Generator 2 eine
Erregerspannung UR zuführt, aufgrund
welcher in der Erregerspule Le ein hoher
Erregerstrom Ie fließt. Dies verursacht
einen hohen Diodenstrom und auch einen hohen Generatorstrom IG. Aufgrund des hohen Diodenstromes kann
es dazu kommen, dass die Dioden außerhalb ihres zulässigen
Temperaturbereiches betrieben werden.
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Um
zu verhindern, dass es zu einer Überhitzung und damit zu
einer Zerstörung der Dioden kommt, ist ein Temperatursensor 11 vorgesehen,
der thermisch mit der Gleichrichterbrücke 3 gekoppelt
ist. Dieser Temperatursensor kann in den Generatorregler 1 integriert
sein. Die vom Temperatursensor 11 erfassten Temperatursignale
t werden an den Generatorregler 1 weitergeleitet. Dort
erfolgt ein Vergleich mit einem im Generatorregler 1 abgespeicherten Temperatur-Schwellenwert
SW. Ergibt dieser Vergleich, dass die erfassten Temperatursignale
t, d. h. der momentane Temperatur-Istwert, größer
ist als der Temperatur-Schwellenwert SW, dann stellt der Generatorregler 1 Steuersignale
s zur Verfügung, die eine Reduzierung des Diodenstromes
und damit auch der Ausgangsleistung des Generators bewirken.
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Der
genannte Temperatur-Schwellenwert SW wird dem Generatorregler 1 von
außen über seinen Eingangsanschluss E2 bereitgestellt.
Er wird im Steuergerät 12 generiert und dem Generatorregler 1 zugeführt.
Zur Generierung des Temperatur-Schwellenwertes SW ist im Steuergerät 12 ein
Modell für die jeweils vorliegende Generatorvorrichtung
inklusive deren spezifischer Fahrzeug-Applikation hinterlegt, anhand
dessen Temperaturzusammenhänge zwischen den einzelnen Komponenten
der vorliegenden Generatorvorrichtung berücksichtigt werden
können, aus welchen individuell für die jeweils
vorliegende Generatorvorrichtung der Temperatur-Schwellenwert ermittelt
wird. Alternativ dazu kann das Steuergerät 12 dem
Generatorregler 1 einen ap plikationsspezifischen festen
Temperatur-Schwellenwert zuführen.
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Diese
Einstellbarkeit des Temperatur-Schwellenwertes bzw. der Abregelschwelle
durch eine aus Sicht des Generatorreglers externe Vorgabe bietet
im Vergleich zu bekannten Generatorvorrichtungen eine Qualitäts-
und Leistungsverbesserung, da das Schutzverhalten applikationsspezifisch
angepasst werden kann und die maximal mögliche Generatorausgangsleistung
bis zum Erreichen des genannten Temperatur-Schwellenwertes zur Verfügung gestellt
werden kann. Zusätzlich ergibt sich durch den Einsatz von
Gleichteilen in verschiedenen Applikationen eine Kostenreduzierung.
Unter Gleichteilen werden dabei Teile verstanden, die ohne spezifische Anpassungen
in verschiedenen Generatorvorrichtungen und/oder in verschiedenen
Fahrzeugapplikationen eingesetzt werden können, beispielsweise
Generatorregler, Gleichrichterdioden oder der komplette Gleichrichter,
Lagerschilde, Kugellager, Läufer mit Erregerwicklung, usw..
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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