DE69526148T2

DE69526148T2 - Ladeeinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE69526148T2
Application number: DE69526148T
Authority: DE
Inventors: Charles James Debiasi; Zeljko Deljevic; John Francis Renehan; Vikas Tuteja
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2015-06-27
Also published as: EP0691726A2; US5481176A; DE69526148D1; EP0691726B1; EP0691726A3

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Ladesystem für Kraftfahrzeuge.
Ein typisches Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine weist eine Batterie auf, die hauptsächlich zur Abgabe von Energie zum Durchdrehen des Motors beim Anlassen des Fahrzeuges verwendet wird. Das Nachladen der Batterie geschieht üblicherweise über eine vom Motor angetriebene Lichtmaschine. An der Lichtmaschine ist gewöhnlich ein Spannungsregler angebracht, der die Spannungsabgabe der Lichtmaschine auf einen vorgegebenen Wert regelt. Der Spannungsregler enthält den Hauptanteil der Elektronik in einem typischen Ladesystem.
Die Lichtmaschine erfordert in der Regel einen nicht unwesentlichen Teil an Drehmoment vom Motor. Das bedeutet, daß eine Lichtmaschine störenden Einfluß auf solche Motorbetriebsparameter wie Leerlaufstabilität und Motorleistung haben kann.
Außerdem bieten sich Möglichkeiten bei der Steuerung einer Lichtmaschine, die Vorteile liefern können, z. B. höhere Energiespeicherung in der Fahrzeugbatterie, wenn das Fahrzeug gebremst wird. Herkömmliche Ladesysteme sind einfach nicht dazu ausgelegt, den nachteiligen Auswirkungen auf die Motorleistung entgegenzuwirken, und die Vorteile aus den Möglichkeiten der Steuerung einer Fahrzeuglichtmaschine wahrzunehmen.
Die US-Patentschrift 5,270,575 betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Änderung im Leerlauf einer eine Lichtmaschine antreibenden Brennkraftmaschine und befaßt sich insbesondere mit einer Vorrichtung zur Verringerung unangenehmer Motorvibrationen selbst dann, wenn eine elektrische Last während des Leerlaufes plötzlich ansteigt. Es ist eine Motorsteuerung 14 vorgesehen, welche die Fähigkeit hat, durch Einschalten des Transistors in der Motorsteuerung 14 den durch die Feldspulen FC geschickten Feldstrom zurückzunehmen. Die Spannung, auf welche der Regler die Lichtmaschine regelt, wird jedoch von einer Zenerdiode 58 bestimmt.
Die europäische Patentanmeldung 577987 A2 (welche der US- Patentschrift 5,352,929 entspricht) beschreibt eine Vorrichtung zur Steuerung des Ausganges eines Generators einer Brennkraftmaschine mit einer Anlasservorrichtung, die eine Ladesteuerungssignalvorrichtung aufweist, eine Erregerspule für den Generator und einen Spannungsregler zur Steuerung eines Erregerstromes in der Erregerspule und eine Erregerstrombegrenzungsvorrichtung, welche den Erregerstrom während einer vorgegebenen Anlaßphase begrenzt und mit dem Spannungsregler verbunden ist.
Die französische Patentschrift 2,525,039 offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung des Ladesystems eines Fahrzeuges durch Erfassen oder Ablesen der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine sowie der Zustände verschiedener Abschnitte des Ladesystems in vorgegebenen Intervallen, und zur Durchführung vorgegebener arithmetischer Vorgänge zwecks Ausübung einer optimalen Steuerung der Brennkraftmaschine und des Ladesystems, und zur Diagnose des Zustandes des Ladesystems und zur Anzeige der an dem Ladesystem ausgeführten Diagnose.
Die europäische Patentanmeldung 179985 beschreibt ein anderes mikroprozessorgesteuertes Spannungsregelsystem zur Steuerung der Ladung einer Batterie in einem Fahrzeug. Der herkömmliche Spannungsregler wird ausgeschlossen, und der bereits im Fahrzeug vorhandene Mikroprozessor wird zur Steuerung des Lichtmaschinenausganges verwendet.
Die Kessel u. a. erteilte US-Patentschrift 4,659,977 offenbart ein Ladesystem, in welchem eine Lichtmaschine direkt mit einer Motorsteuerung verbunden ist. Zwar kann eine derartige Ausbildung Vorteile gegenüber herkömmlichen Ladesystemen haben, aber eine optimale Aufteilung des elektrischen Systems verbietet oft eine derartige Integration. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn ein wesentlicher Anteil der Elektronik des Ladesystems in der Nähe der Lichtmaschine verbleibt.
Es ergibt sich daraus, daß ein verstärktes Ladesystem mit erhöhter Fähigkeit zur Steuerung der Lichtmaschine, und bei welchem ein wesentlicher Anteil der Ladesystemelektronik in der Nähe der Lichtmaschine verbleiben kann, Vorteile gegenüber dem bisherigen Stand der Technik bietet.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Ladesystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor mit einem Lufteinlaß und einer Drosselklappe, welches Fahrzeug außerdem Bremsen und eine Batterie aufweist.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Ladesystem für ein Kraftfahrzeug gestellt, mit einer Lichtmaschine zur Erzeugung elektrischer Energie, mit einer Ausgangsspannung und einem Spannungsregler, der ausgelegt ist, besagte Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Spannungsregler einen ersten Eingang aufweist, der ausgelegt ist, ein Signal zu empfangen, welches eine gewünschte Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine darstellt, und einen ersten Ausgang, der ausgelegt ist, ein pulsbreitenmoduliertes Signal abzugeben, das eine von besagter Lichtmaschine auf besagten Motor ausgeübte mechanische Last wiedergibt, sowie ein Signal, das einen Fehler in besagtem Ladesystem anzeigt; und eine Motorsteuerung, die ausgelegt ist, eine Leerlaufdrehzahl des besagten Motors zu regeln, wobei besagte Motorsteuerung außerdem einen zweiten Eingang aufweist, der mit besagtem erstem Ausgang gekoppelt ist und ausgelegt ist, besagtes von besagtem erstem Ausgang geliefertes Signal zu empfangen, so daß die Motorsteuerung (a) im voraus weiß, wann von der Lichtmaschine eine erhöhte Last auf den Motor gebracht wird, und (b) darauf hingewiesen wird, daß ein Fehler im Ladesystem aufgetreten ist, und einen zweiten Ausgang, der ausgelegt ist, besagtes Signal zu liefern, das von besagtem erstem Eingang empfangen wird.
Die vorliegende Erfindung erlaubt eine verbesserte Steuerung des Ladesystems eines Kraftfahrzeuges und ermöglicht, daß ein wesentlicher Teil der Elektronik für das Ladesystem nahe der Lichtmaschine des Fahrzeuges verbleibt.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert werden, dabei zeigt:
Fig. 1: ein Ladesystem 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2: einen Spannungsregler 16 des Ladesystems 10 aus Fig. 1.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist dort ein Ladesystem 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Wechselstromgenerator bzw. Lichtmaschine 14 ist eine Vorrichtung, welche in einem Kraftfahrzeug elektrische Energie erzeugt. Die Lichtmaschine 14 ist mit dem (nicht dargestellten) Motor des Kraftfahrzeuges gekoppelt, so daß sie sich mit diesem dreht. Mit der Lichtmaschine 14 ist ein Spannungsregler 16 gekoppelt. Der Regler 16 ist dafür zuständig, die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 14 geregelt zu halten. Die Batterie 19 wird durch den vom Ausgang 21 der Lichtmaschine 14 her empfangenen Strom geladen.
Der Regler 16 und die Lichtmaschine 14 sind physisch miteinander gekuppelt, so daß sie eine Einheit bilden, die bei der Motormontage am Motor angebaut wird.
Die Lichtmaschine 14 beinhaltet einen Dreiphasenstator 141, wie er in in der Technik bekannten Lichtmaschinen üblich ist. Stator 141 hat drei Wicklungen, deren Ausgänge an einem Gleichrichter 143 angeschlossen sind. Der Gleichrichter 143 nimmt den Dreiphasen-Wechselstrom vom Leistungsausgang am Stator 141 ab und wandelt ihn in Gleichstrom für den Einsatz im Kraftfahrzeug um. Der Gleichrichter 143 ist eine Sechs-Dioden-Gleichrichterbrücke, wie sie dem Fachmann gut bekannt ist.
Der Ausgang von Gleichrichter 143 geht zum Ausgangspol 21 der Lichtmaschine 14. Außerdem geht der Ausgang vom Gleichrichter 143 zur Feldspule 147.
Die Motorsteuerung 18 ist vorzugsweise eine EEC-IV-Steuerung der Ford Motor Company, es können aber auch andere Steuerungen ersatzweise eingesetzt werden. Die Motorsteuerung 18 ist vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor aufbauende Vorrichtung, die ausreichende Mikrocomputerreserven bietet (Speicherraum, Durchsatz, Register, Eingänge, Ausgänge usw.), um die ihm hier übertragenen Funktionen auch auszuführen. Die Motorsteuerung 18 ist zuständig für eine Reihe von Motormanagementfunktionen einschließlich der Leerlaufregelung, wie es für viele in der Technik bekannte Motorsteuerungen der Fall ist. In der vorliegenden Erfindung ist die Motorsteuerung weiterhin zuständig für die Bestimmung der Spannung, auf welche der Regler 16 den Ausgang der Lichtmaschine 14 regeln sollte.
Drei Schaltungen sind mit dem Regler 16 und der Lichtmaschine 14 verbunden. Die Feldschaltung 22 ist dasjenige Mittel, über welches der Regler 16 den Ausgang der Lichtmaschine 14 moduliert. Regler 16 moduliert die Spannung an der Feldschaltung 22 so, daß der Feldstrom in der Feldspule 147 der Lichtmaschine 14 gesteuert wird. Die Statorschaltung 24 ist ein Mittel, über welches der Regler 16 den ordnungsgemäßen Betrieb der Lichtmaschine 14 prüft. Durch die Statorschaltung 24 kann der Regler 16 überwachen, ob die Lichtmaschine 14 einen Spannungsausgang erzeugt. Die B+ Schaltung 26 bildet das dritte Signal, welches die Lichtmaschine 14 mit dem Regler 16 verbindet.
Zwei Schaltungen verbinden den Regler 16 mit der Motorsteuerung 18. Eine Lastanzeigeschaltung 28 liefert ein pulsbreitenmoduliertes Signal vom Regler 16 an die Motorsteuerung 18. Die relative Einschaltdauer dieses Signals ist proportional zur relativen Einschaltdauer der Spannung an der Schaltung 22 (d. h. demjenigen Schaltkreis, der Strom durch die Feldspule 147 absetzt). Das Signal auf der Lastanzeigeschaltung 28 versorgt die Motorsteuerung 18 mit einem Maß für das mechanische Drehmoment, das von der Lichtmaschine 14 am Motor abgenommen wird. Der Fachmann wird erkennen, daß das von der Lichtmaschine 14 am Motor abgenommene Drehmoment eine Funktion des durch die Feldspule 147 fließenden Stromes ist.
Die Lastanzeigeschaltung 28 hat noch eine zweite Funktion. Wenn der Spannungsregler 16 einen Fehler im Ladesystem erkennt, zieht der Spannungsregler 16 den Lastanzeigekreis 28 permanent auf LOW (niedrig). Dies zeigt der Motorsteuerung 18 an, daß ein Fehler im Ladesystem aufgetreten ist.
Der Reglersteuerkreis 30 ist ein Mittel, über welches die Motorsteuerung 18 einen Befehl an den Regler 16 abgeben kann, der den Pegel der Ausgangsspannung anzeigt, auf welche der Regler 16 die Lichtmaschine 14 einstellen soll. Das von der Motorsteuerung 18 auf dem Reglersteuerkreis 30 an den Regler 16 abgegebene Signal ist pulsbreitenmoduliert, und die Einschaltdauer des Signals ist eine Funktion der von der Motorsteuerung 18 dem Regler 16 vorgegebenen Soll-Ausgangsspannung. Die Einschaltdauer des Signals ist vorzugsweise allgemein proportional zur Soll- Ausgangsspannungsforderung von der Motorsteuerung 18 an den Regler 16.
Die Ladesystem-Warnlampe 25 ist zwischen dem Zündschalter 33 und der Motorsteuerung 18 angeschlossen. Die Motorsteuerung 18 schaltet die Warnlampe 25 in dem Falle ein, wenn die Motorsteuerung 18 über die Lastanzeigeschaltung vom Spannungsregler 16 erfährt, daß ein Fehler im Ladesystem aufgetreten ist. Der Fahrzeugführer wird dadurch über einen Funktionsfehler im Ladesystem informiert.
Eingaben für die Motorsteuerung 10 beinhalten ein Signal PIP 32, das eine Impulsfolge mit einer zur Motordrehzahl proportionalen Frequenz ist. IGN 34 ist ein Signal mit einem hohen Pegel (von z. B. 12 Volt), wenn der Zündschalter im Fahrzeug eingeschaltet ist (ON). ECT 36 ist ein Analogsignal, welches die Temperatur des Kühlmittels im Fahrzeug anzeigt. IAT 38 ist ein Analogsignal, welches die Temperatur der in den Ansaugkrümmer des Motors eintretenden Luft angibt. VBATT 40 ist ein direkter Anschluß an die Fahrzeugbatterie. TPS 41 ist ein Analogsignal, das den Grad darstellt, bis zu welchem die Drosselklappe im Motor geöffnet ist. BOO 43 ist ein Signal, das angibt, ob die Fahrzeugbremsen angelegt sind. PIP 32, IGN 34, ECT 36, IAT 38, VBATT 40, TPS 41 und BOO 43 stellen Signale dar, die allesamt im allgemeinen bei in der Technik üblichen Motorsteuerungen bereits vorhanden sind.
Das Innere des Reglers 16 soll nun mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben werden. Der Regler 16 beinhaltet eine integrierte Schaltung (IC) 42. Die IC 42 ist als "extern gesteuerter Integral-Lichtmaschinen-Reglerchip" (ECIAR - externally controlled integral alternator regulator chip) bekannt und wird von Motorola hergestellt.
Die Feldanschlußklemme 44 ist mit dem Kollektor eines Darlington-Transistors 48 verbunden. Der Darlington-Transistor 48 ist das Mittel, über welches der Strom in der Feldspule der Lichtmaschine 14 moduliert wird, um die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 14 zu steuern. Die Basis des Darlington-Transistors 48 ist mit der Klemme "DD" der IC 42 verbunden. Über die Klemme "DD" wird der Darlington-Transistor 48 jeweils EIN- und AUSgeschaltet.
Weiterhin ist die Feldanschlußklemme 44 über einen Widerstand 46 mit der Klemme "SC" der IC 42 verbunden. Diese Verbindung stellt das Mittel dar, über welches vom Regler 16 ein Kurzschluß der Systemspannung (d. h. von 12 Volt Nennspannung) an der Feldspule 147 detektiert wird. Tritt ein solcher Kurzschluß auf, und die Systemspannung erscheint an der Feldanschlußklemme 44, fließt ein anormal hoher Strom, wenn der Darlington-Transistor 48 eingeschaltet wird. Um einen derartigen hohen Strom bei Auftreten eines Kurzschlusses zu vermeiden, überwacht der Pol "SC" der IC 42 die Spannung an der Feldanschlußklemme 44. Fällt die Spannung nicht schnell ab, wenn "DD" den Darlington-Transistor 48 einschaltet, wird ein Kurzschluß erkannt. Die IC 42 schaltet dann sofort den Darlington-Transistor 48 ab und ergreift entsprechende andere Maßnahmen, z. B. versucht sie periodisch, den Darlington-Transistor 48 erneut einzuschalten.
Der Regler 16 enthält eine Rücklaufdiode 47. Eine genauere Betrachtung der Fig. 1 und 2 macht deutlich, daß die Rücklaufdiode 47 an der Feldspule 147 angeschlossen ist. Zweck der Rücklaufdiode 47 ist, wie es in der Technik bekannt ist, die Spannung an der Feldspule 147 zu "klemmen", wenn die Feldspule 147 vom Regler 16 EIN- und AUSgeschaltet wird. Das Halten bzw. Klemmen der Spannung durch die Rücklaufdiode 47 verhindert große Schwingungen des Feldstromes, wenn die Feldspule 147 EIN- und AUSgeschaltet wird. Von manchen Fachleuten wird die Rücklaufdiode 47 auch als "Flyback"-Diode (Rückschnappdiode) bezeichnet.
Die Stator-Anschlußklemme 51 des Reglers 16 ist über einen Widerstand 53 mit Masse und über einen Widerstand 55 mit der Anschlußklemme "STA" der IC 42 verbunden. Wie bereits zuvor erwähnt, ist die Statorklemme 51 mit einer Wicklung des Stators der Lichtmaschine 14 verbunden. Sofern keine Wechselspannung am Anschlußstift "STA" erkannt wird (welche charakteristisch für die Abgabe der Drehstromlichtmaschine 14 ist), wird ein Fehler angezeigt.
Die Lastanzeigeklemme 57 des Reglers 16 ist über einen Widerstand 59 mit dem Anschlußpol "LI" der IC 42 verbunden. Pol "LI" hat die Fähigkeit, Strom abzusetzen und so den Lastanzeigepol 57 auf LOW (niedrig) herabzuziehen. Auf diese Weise kann der Pol "LI" ein pulsbreitenmoduliertes Last-Anzeigesignal am Lastanzeigepol 57 erzeugen, das von der Motorsteuerung 18 erfaßt wird. Das Signal an der Klemme "LI" ist im wesentlichen gleichlaufend mit dem Signal an der Klemme "DD", welche wie oben erläutert über den Darlington-Transistor 48 die Feldspule 147 treibt. Der Pol "LI" hat auch wie oben erläutert die Fähigkeit, den Anschlußpol 57 für die Lastanzeige permanent auf LOW (niedrig) zu halten. Auf diese Weise zeigt der Regler 16 der Motorsteuerung 18 an, daß der Regler 16 einen Fehler im Ladesystem erkannt hat.
Die Anschlußklemme 60 des Reglers 16 ist über einen Widerstand 62 mit dem Anschlußpol "RC" der IC 42 verbunden. Wie weiter oben schon erwähnt, ist die Klemme 60 ein Eingang in den Regler 16 für den von der Motorsteuerung 18 an der Schaltung 30 vorgegebenen Spannungs-Sollwert. Das dem Anschlußpol "RC" über die Klemme 60 zugeführte Signal dient auch als "Weck"-Signal für die IC 42. Die IC 42 geht in einen Ruhezustand, wenn das Fahrzeug nicht betrieben und das Ladesystem nicht gebraucht wird. Die IC 42 "wacht auf", wenn sie das von der Motorsteuerung auf der Schaltung 30 gelieferte pulsbreitenmodulierte Signal sieht.
Klemme 64 des Reglers 16 ist über einen Widerstand 66 mit dem Anschlußpol "SNS" der IC 42 verbunden. Die Klemme 64 ist an der Batterie 19 angeschlossen, damit der Regler 16 die Spannung der Batterie 19 messen kann. Klemme 64 liegt auch an Pol "VCC" der IC 42 an, so daß die IC 42 mit Strom versorgt werden kann.
Der Anschlußpol "OC" der IC 42 überwacht die Spannung an der Klemme 45 des Reglers 16. Wie eine Betrachtung der Fig. 1 und 2 zeigt, ist diese überwachte Spannung die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 14. Die Spannung wird am Anschlußpol "OC" überwacht, um feststellen zu können, ob ein offener Kreis am Ausgangspol 21 der Lichtmaschine 14 vorliegt. Wenn ein solcher offener Kreis vorliegt, steigt die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 14 im allgemeinen an, weil am Ausgangspol 21 keine elektrische Last bzw. Verbraucher anliegt. Über den Anschlußpol "OC" vergleicht die IC 42 die Ausgangsspannung mit einem vorgegebenen Wert (im typischen Falle von etwa 20 Volt). Die IC 42 begrenzt dann die Einschaltdauer des Darlington-Transistors 48 je nach Bedarf, um zu verhindern, daß die Ausgangsspannung den vorgegebenen Wert überschreitet.
Der Fachmann wird auch erkennen, daß ein Mikroprozessor anstelle der IC 42 im Regler 16 eingesetzt werden kann. Ein solcher Mikroprozessor kann dann mit entsprechender Software programmiert und mit geeigneten Mikrocomputerreserven versehen werden (Eingänge, Ausgänge, Register, Speicher u. ä.), um die Funktionen der IC 42 ausführen zu können.
Der Betrieb des Ladesystems 10 soll nun mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben werden. Die Motorsteuerung 18 bestimmt eine "Basis"-Soll-Spannung, die dem Regler 16 zugeführt wird. Diese "Basis"-Soll-Spannung wird aus einer Nachschlagetabelle entnommen, deren unabhängige Variable die Einlaßlufttemperatur ist, die der Motorsteuerung 18 als Signal IAT 38 zugeführt wird. Der Fachmann wird erkennen, daß die bevorzugte Spannung, mit welcher eine Batterie zu laden ist, von der Batterietemperatur abhängt. Die Einlaßlufttemperatur wird nun als Näherungswert für die Temperatur der Batterie 19 herangezogen. Natürlich können auch andere Mittel zur Messung der Batterietemperatur verwendet werden, einschließlich eines in der Batterie 19 angeordneten Meßfühlers.
Wenn dann die "Basis"-Soll-Spannung bestimmt worden ist, können eine Reihe von Veränderungen an dieser Soll-Spannung angelegt werden. Zuerst wird bestimmt, ob die Drosselklappe nahe ihrer weit geöffneten Stellung steht. Ist das der Fall, senkt die Motorsteuerung 18 die "Basis"-Soll-Spannung vorzugsweise durch Abziehen einer Konstante von der "Basis"-Soll-Spannung. Eine solche Absenkung verringert das Drehmoment, das dem Motor von der Lichtmaschine abgenommen wird, so daß der Motor über mehr Drehmoment verfügt, mit welchem er auf die Forderung der fast-weit-offenen-Drosselklappe reagieren kann.
Eine andere Änderung der "Basis"-Soll-Spannung tritt ein, wenn die Bremsen des Fahrzeuges angelegt werden. Hier wird die "Basis"-Soll-Spannung für die Lichtmaschine 14 erhöht, vorzugsweise durch Addieren einer Konstante zur "Basis"-Soll-Spannung.
Eine solche Erhöhung ermöglicht der Batterie 19, mehr Energie einzufangen, als sie es normalerweise tun würde. Wenn die Steigerung der Soll-Spannung vom Motor auch mehr Drehmoment für die Lichtmaschine 14 fordert, so hat dieses erhöhte Drehmoment doch keine Konsequenzen, da der Fahrer sowieso gerade versucht, das Fahrzeug zu verzögern oder zu stoppen. Durch die erhöhte Soll- Spannung wird weniger Energie in den Fahrzeugbremsen aufgezehrt, und es wird mehr Energie in der Batterie 19 gespeichert, von wo sie dann wieder abgerufen werden kann.
Eine weitere Änderung der Soll-Spannung wird vorgenommen, wenn der Motor im Leerlauf läuft. Läuft der Motor im Leerlauf, kann eine erhöhte von der Lichtmaschine 14 auf den Motor aufgebrachte Last ein Abfallen der Leerlaufdrehzahl verursachen. Eine solche erhöhte elektrische Last tritt auf, wenn elektrische Verbraucher im Fahrzeug eingeschaltet werden. Die Motorsteuerung 18 überwacht nun die Lastanzeigeschaltung 28 so, daß sie über die Last informiert ist, die von der Lichtmaschine 14 auf den Motor aufgebracht wird. Ein Schlüsselfaktor, der hierbei zu realisieren ist, besteht darin, daß die Spannung im Schaltkreis 22 ansteigt, bevor der Drehmomentbedarf der Lichtmaschine zunimmt. Daraus ergibt sich, daß durch Überwachen der Schaltung 28 (deren Einschaltdauer proportional zur Einschaltdauer der Spannung am Schaltkreis 22 ist), die Motorsteuerung im voraus weiß, wann von der Lichtmaschine 14 eine größere Last am Motor angelegt wird.
Es gibt mindestens zwei Gründe, weshalb die Einschaltdauer der Spannung im Schaltkreis 22 ansteigt, bevor das Drehmoment der Lichtmaschine zunimmt. Erstens besteht eine Verzögerung zwischen der Änderung der Spannung im Schaltkreis 22 und der entsprechenden Änderung des Feldstromes in der Feldspule 147. Zweitens besteht eine Verzögerung zwischen der Änderung des Feldstromes in der Feldspule 147 und den entsprechenden Änderungen im Drehmoment der Lichtmaschine 14. Die Summe der beiden Verzögerungen kann im typischen Falle mehrere hundert Millisekunden betragen.
Wenn die Motorsteuerung 18 durch die Überwachung der Lastanzeigeschaltung 28 erkennt, daß eine größere Last anliegen wird, nimmt die Motorsteuerung 18 die Soll-Spannung in einem stufenweisen Abbau zurück. Die Motorsteuerung 18 baut dann die Soll-Spannung langsam in einer solchen Weise wieder auf, daß der Leerlauf-Steueralgorithmus der Motorsteuerung 18 einen stabilen Leerlauf einhalten kann, der von der erhöhten Last an der Lichtmaschine 14 im wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt.
Nachdem die Motorsteuerung 18 eine "Basis"-Soll-Spannung bestimmt hat und diese Soll-Spannung anhand von einem beliebigen oder allen der Kriterien (1) Drosselklappenöffnung, (2) Anlegen der Fahrzeugbremsen und (3) erhöhter Drehmomentbedarf der Lichtmaschine geändert hat, erzeugt die Motorsteuerung 18 ein pulsbreitenmoduliertes Signal im Schaltkreis 30. Dieses Signal zeigt dann dem Regler 16 die Spannung an, auf welche er die Lichtmaschine 14 einstellen soll.

Claims

1. Ladesystem für ein motorgetriebenes Kraftfahrzeug, folgendes aufweisend:

(a) eine Lichtmaschine (14) zur Erzeugung von elektrischer Energie mit einer Ausgangsspannung, wobei die Lichtmaschine eine Feldspulenschaltung (22) aufweist;

(b) einen Spannungsregler (16), welcher ausgelegt ist, besagte Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) zu steuern, wobei besagter Spannungsregler einen Soll-Signaleingang (60) aufweist, welcher ausgelegt ist, ein Soll-Spannungssignal zu empfangen, das eine gewünschte Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) darstellt, und eine Feld-Anschlußklemme (44), welche ein Schaltsignal liefert, welches den Feldspulenschaltkreis (22) je nach einer Einschaltdauer nach Vorgabe des Soll- Spannungssignales schaltet; und

(c) eine Motorsteuerung (18), welche ausgelegt ist, eine Leerlaufdrehzahl des Motors zu steuern, wobei besagte Motorsteuerung außerdem einen Regler-Steuerausgang aufweist, der ausgelegt ist, besagtes Soll-Spannungssignal für besagten Soll- Spannungssignaleingang (60) zu liefern;

worin der Spannungsregler ausgelegt ist, ein pulsbreitenmoduliertes Lastanzeigesignal an einen Lastanzeigeausgang (57) zu liefern; und

die besagte Motorsteuerung (18) einen Eingang aufweist, der derart angeschlossen ist, daß er das pulsbreitenmodulierte Lastanzeigesignal vom Lastanzeigeausgang (57) empfängt;

dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (16) Mittel zur Ausgabe des besagten pulsbreitenmodulierten Lastanzeigesignals aufweist, dessen Einschaltdauer proportional zur Einschaltdauer des Schaltsignals am Feldspulen-Anschlußpol (44) ist und im wesentlichen gleichzeitig mit besagtem Schaltsignal läuft,

wodurch die Motorsteuerung (18) die Änderungen der von der Lichtmaschine auf den Motor auferlegten mechanischen Last dank der zuvorkommenden Änderungen der Einschaltdauer des von dem Feldspulen-Anschlußpol gelieferten Schaltsignales mit Vorlauf überwacht.

2. Ladesystem nach Anspruch 1, in welchem besagte Motorsteuerung (18) außerdem Mittel zur Änderung der besagten gewünschten Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) anhand eines Temperatursignales (38) aufweist, das die Temperatur der besagten Batterie (19) anzeigt oder näherungsweise angibt.

3. Ladesystem nach Anspruch 2, worin besagtes Temperatursignal (38) eine Einlaßlufttemperatur des besagten Motors anzeigt.

4. Ladesystem nach Anspruch 2 oder 3, worin besagtes Temperatursignal (38) von einem Sensor innerhalb der besagten Batterie erzeugt wird.

5. Ladesystem nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagte Motorsteuerung (18) außerdem Mittel zur Änderung der besagten gewünschten Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) anhand eines Grades aufweist, bis zu welchem eine Drosselklappe des besagten Motores geöffnet ist.

6. Ladesystem nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagte Motorsteuerung (18) außerdem Mittel zur Änderung der besagten gewünschten Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) aufweist, in Abhängigkeit davon, ob die Bremsen des besagten Fahrzeuges angelegt sind.

7. Ladesystem nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagte Motorsteuerung (18) außerdem Mittel zur Änderung der besagten Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) anhand des besagten pulsbreitenmodulierten Lastanzeigesignales aufweist.

8. Ladesystem nach Anspruch 7, worin besagte Mittel zur Änderung der gewünschten Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) anhand des besagten pulsbreitenmodulierten Lastanzeigesignales außerdem folgendes aufweisen:

(a) Mittel zur Senkung der besagten gewünschten Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) von einem ursprünglichen Wert herab, wenn besagtes pulsbreitenmoduliertes Lastanzeigesignal eine gegenüber einer vorherigen Anzeige erhöhte Last anzeigt; und

(b) Mittel zur Rückführung der besagten gewünschten Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) auf im wesentlichen besagten ursprünglichen Wert, nachdem die besagte gewünschte Ausgangsspannung der besagten Lichtmaschine (14) reduziert worden ist.

9. Ladesystem nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagter Lastanzeigeausgang (57) außerdem ausgelegt ist, ein Signal zu liefern, welches der Motorsteuerung ( 18) einen Fehler in besagtem Ladesystem anzeigt.