DE3316403C2 - Verfahren zum Überwachen der Funktion einer Ladeeinrichtung eines Fahrzeuges und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Funktion einer Ladeeinrichtung eines Fahrzeuges, bei der die auf einen bestimmten Wert ge­ regelte Ausgangsspannung eines von einem Motor angetrie­ benen und mit einer Erregerwicklung versehenen Genera­ tors zum Laden einer Batterie verwendet wird, wobei die Ausgangsspannung des Generators mit der Spannung der Batterie verglichen wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens.

Es ist bekannt, daß die Diagnose bzw. Fehlersuche in einer solchen Ladeeinrichtung bis zu einem gewissen Umfang durch Aufleuchten einer Anzeigelampe bei Stromfluß von einer Batterie zu einem Generator beim Starten und durch Beobachtung des Leuchtzustandes der Lampe möglich ist. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ladeein­ richtung, bei der eine derartige Diagnosevorrichtung vorgesehen ist. Ein dreiphasiger Wechselstromgenerator 1 weist drei von einem nicht näher dargestellten Fahr­ zeugmotor drehbare Läuferwicklungen 1a-1c und eine Feldwicklung 1d auf, wobei der vom Generator 1 abgege­ bene dreiphasige Wechselstrom in Vollwellen-Gleichrich­ tung mittels eines dreiphasigen Gleichrichters 2 gleich­ gerichtet wird. Die Feldwicklung 1d ist zwischen dem positiven Anschluß 2a des Gleichrichters 2 und dem Steueranschluß 3a eines Spannungsreglers 3 angeordnet und der der Feldwicklung 1d zugeführte Feldstrom wird zur Steuerung des Generatorausgangs geregelt.

Der Spannungsregler 3 weist einen Anschluß 3a zur Ver­ bindung mit einem Ende der Feldwicklung 1d, einen Steueranschluß 3b zur Verbindung mit dem positiven An­ schluß 2a des Gleichrichters 2, einen Masseanschluß 3c zur Verbindung mit dem Fahrzeugchassis und einen Ein­ gangsanschluß 3d zur Verbindung mit dem positiven An­ schluß der Batterie 5 über einen Schlüsselschalter 4 auf, über den der anfängliche Erregerstrom der Wicklung 1d geführt wird. Eine zur Anzeige des Ladezustandes der Batterie dienende Anzeigelampe 6 ist dabei zwischen die Anschlüsse 3b und 3d geschaltet. Der positive Anschluß 2b des Gleichrichters 2 ist an den positiven Anschluß der Batterie 5 angeschlossen, während der negative An­ schluß 2c mit Masse verbunden ist.

Wenn der Schalter 4 zum Starten des Motors gedreht wird, so wird der Stromkreis von der Batterie über den Schalter 4, die Anschlüsse 3d und 3b des Spannungsreg­ lers 3, die Wicklung 1d, die Anschlüsse 3a und 3c ge­ schlossen und somit zu Beginn die Wicklung 1d erregt. Aufgrund des anfangs fließenden Erregerstroms wird eine Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen 3b und 3d hervorgerufen, die die Anzeigelampe 6 einschaltet. Wenn mit dem Start des Triebwerks der Generator 1 elektri­ sche Leistung erzeugt, d. h. die Wicklungen 1a bis 1c Strom abgeben, so gibt der Gleichrichter die gleichge­ richtete Spannung an den Anschluß 3b des Spannungsreg­ lers 3 ab, der wiederum nicht näher dargestellte innere Kontakte zur Steuerung des Erregerstroms der Wicklung 1d öffnet und schließt, so daß die Spannung am Anschluß 3b einen vorbestimmten Wert einhält. Steigt die von dem Generator 1 erzeugte Spannung an und nimmt demzufolge die Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen 3b und 3d ab, so wird die Anzeigelampe 6 ausgeschaltet und zeigt damit an, daß der Generator seinen Normalzustand bei der Abgabe elektrischer Leistung erreicht hat.

Wie oben beschrieben wurde, können die Arbeitsbedingun­ gen der Ladeinrichtung bis zu einem gewissen Grad mit­ tels des Leuchtzustandes der Anzeigelampe erfaßt wer­ den. Leuchtet jedoch die Anzeigelampe nicht auf, so ist es unmöglich zu entscheiden, ob der Dunkelzustand auf eine Unterbrechung des Erregerstromkreises des Genera­ tors oder eine Unterbrechung der Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters zurückzuführen ist.

Aus der DE 28 05 104 A1 ist bereits eine Fehlerdiagno­ seanordnung in nachrichtentechnischen Geräten bekannt, bei der in einer Empfängerschaltung Meßpunkte vorgesehen sind, deren Istwerte in Vergleichsschaltungen mit Soll­ werten verglichen werden, wobei in Abhängigkeit von ei­ ner Sollwertabweichung entsprechende Signale zur Auswer­ tung in einem integrierten Computer erzeugt werden. Es handelt sich hierbei nicht um eine Überwachungsschaltung in einer Ladeeinrichtung für Batterien.

In der US 42 89 836 wird eine Schaltung in Verbin­ dung mit einer wiederaufladbaren Batterie beschrieben, in der Überwachungseinrichtungen bezüglich der Zellen­ spannungen, der Gesamtbatteriespannung, des Stromflusses und der Stromflußrichtung sowie der in den einzelnen Zellen auftretenden pH-Werte in die Batterie integriert sind, um auf einer internen oder externen Anzeigevor­ richtung diese Werte anzuzeigen, damit ein besonders schonender Betrieb der Batterie erzielt und die Lebens­ dauer verlängert wird. Zusätzlich sind noch Einrichtun­ gen vorgesehen, um die Auswertung der gemessenen Werte vorzunehmen, um z. B. das Ergebnis oder eine Warnung durch einen Generator für synthetische Sprache auszuge­ ben. Eine Überwachung von Batteriespannung, Generator­ spannung und Erregerspannung ist nicht vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Überwachen der Funktion einer Ladeeinrichtung vorzuschlagen, die eine genaue Diagnose und damit gezielte Fehlersuche bei un­ normalen Betriebsbedingungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß mit bestimmter Wieder­ holfrequenz die Spannungen der Batterie, des Generators sowie der Erregerwicklung überwacht sind und mit vorge­ gebenen Normalwerten verglichen werden, daß diese Ver­ gleichsergebnisse nach einem vorgegebenen Fehlerprogramm ausgewertet und das Ergebnis auf einer Anzeigeeinrich­ tung angezeigt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im Anspruch 2 angegeben.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Ge­ danke näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ladesystems eines Fahrzeugs und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Diagnose­ vorrichtung.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Diagnosevorrich­ tung dargestellt, wobei mit den Teilen der Fig. 1 über­ einstimmende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen sind. Eine Diagnose-Datenverarbeitungseinheit (DDPU) 7 weist einen mit dem Läufer-Sternpunkt 0 eines Genera­ tors 1 verbundenen Anschluß 7a, einen mit dem positiven Anschluß einer Batterie 5 verbundenen Anschluß 7b und einen mit dem Anschluß 2a eines Gleichrichters 2 verbun­ denen Anschluß 7c auf. Die Diagnose-Datenverarbeitungs­ einheit enthält einen Spannungsumformer zum Umformen der an diese Anschlüsse angelegten Spannung in eine lo­ gische Vorrichtungsspannung, eine Abtastvorrichtung zum Abtasten der Ausgangssignale des Spannungsumformers mit geeigneter Abtastperiode, einen Analog/Digital-Wandler zum sequentiellen Umformen der Ausgangssignale der Ab­ tastvorrichtung in ein digitales Signal, eine Interface- Einheit zur Eingabe der Ausgangssignale des Analog/ Digital-Wandlers in eine Zentraleinheit CPU zum Einle­ sen der von dem Analog/Digital-Wandler über die Inter­ face-Einheit abgegebenen Daten und zur Durchführung des Fehlersuchverfahrens u. dgl. gemäß einem vorgegebenen Fehlersuchprogramm sowie einen Speicher zum Speichern der Daten und des zur Durchführung der verschiedenen Verfahren erforderlichen Programme einschließlich des Fehlersuchverfahrens unter Steuerung der Zentralein­ heit, wobei diese Einheiten in einem sogenannten Com­ putersystem enthalten sind.

Eine Anzeigevorrichtung 8 dient zur Anzeige des am Aus­ gangsanschluß 7d der Verarbeitungseinheit 7 abgegebenen Resultats. Die Anzeigevorrichtung 8 enthält eine Zei­ chen-Anzeigevorrichtung (CRT), die an einer geeigneten Stelle, wie beispielsweise einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs angebracht ist und das Diagnoseergebnis und andere von der Bearbeitungseinheit 7 abgegebene Informa­ tionen auf dem Anzeigefeld in einem geeigneten Format anzeigt. Die Anzeigevorrichtung 8 kann beispielsweise aus einer visuellen Anzeigevorrichtung mit mehreren lichtemittierenden Dioden zur Anzeige eines Diagnoseer­ gebnisses mittels bestimmter Zeichen, numerischer An­ zeige oder digitaler Ketten bestehen.

Im Betrieb werden dem Computer in der Diagnose-Datenver­ arbeitungsanlage sequentiell Daten von dem Analog/ Digital-Wandler eingegeben, der die Daten zur Anzeige der elektrischen Zustände in verschiedenen Teilen der Ladeeinrichtung liest. Es ist bekannt, daß mit dem Aus­ schalten des Schalters 4 die Spannung in jedem Ab­ schnitt der Ladeeinrichtung einen charakteristischen Wert aufweist, der sich mit dem Einschalten des Schal­ ters 4 zum Starten des Triebwerks und der daraus resul­ tierenden Leistungsabgabe des Generators 1 ändert, wo­ bei diese Werte als Daten in dem Speicher gespeichert werden. Die Bearbeitungseinheit 7 liest die Daten aus dem Speicher aus und führt das Fehlersuchverfahren durch. Ist bei dem Diagnoseverfahren beispielsweise die Spannung am Sternpunkt 0 des Generators 1 Null, läuft die Maschine und liegen die Spannungswerte an der Batte­ rie 5 und dem Anschluß 2a innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zur Anzeige, daß das System sich im Normalzu­ stand befindet, so kann die Fehlersuche ergeben, daß der Generator 1 keine Leistung abgibt und daß die Ur­ sache darin beispielsweise in einem schleifenden oder gerissenen Riemen zur Übertragung der Drehbewegung des Triebwerks auf den Generator liegt. Zeigt die Spannung der Batterie 5 keinen Wechsel an, der größer als ein vorbestimmter Wert unabhängig vom Einschalt- oder Aus­ schaltzustand des Triebwerks ist und zeigt darüber hinaus die Spannung am Sternpunkt einen normalen Wert an, so wird festgestellt, daß der Anschluß 2b unter­ brochen ist. Die verschiedenen Diagoseergebnisse werden von mehreren in die Verarbeitungseinheit 7 eingelesenen Werten sowie Spannungswechsel in vorgegebenen Zeitab­ ständen erhalten und diese Ergebnisse von der Einheit 7 an der Anzeige 8 zur Anzeige gebracht.

Obwohl die in Fig. 2 dargestellte Verarbeitungseinheit zur Vereinfachung der Beschreibung lediglich die Zu­ standsinformationen von drei Positionen der Ladeeinrich­ tung erfaßt, können selbstverständlich Informationen von weitaus mehr Positionen erfaßt und eingelesen werden. Die Zustandsinformationen sind nicht auf die in dem System unmittelbar verfügbaren Spannungen begrenzt, sondern es können auch Sensor-Spannungssignale, die die Temperaturen der verschiedenen Teile, die Läuferumdre­ hungen, den physikalischen und chemischen Zustand der Batterie und des in den verschiedenen Teilen fließenden Stromes repräsentieren, erfaßt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Überwachen der Funktion einer Ladeein­ richtung eines Fahrzeuges, bei der die auf einen bestimmten Wert geregelte Ausgangsspannung eines von einem Motor angetriebenen und mit einer Erre­ gerwicklung versehenen Generators zum Laden einer Batte­ rie verwendet wird, wobei die Ausgangsspannung des Gene­ rators mit der Spannung der Batterie verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit bestimmter Wiederholfre­ quenz die Spannungen der Batterie (5), des Generators (1) sowie der Erregerwicklung (1d) überwacht sind und mit vorgegebenen Normalwerten verglichen werden, daß diese Vergleichsergebnisse nach einem vorgegebenen Fehlerprogramm ausgewertet und das Ergebnis auf einer Anzeigeeinrichtung (8) angezeigt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Computer (7), in dessen Spei­ chern das Fehlerprogramm und die vorgegebenen Normalwer­ te gespeichert sind, und dem die überwachten Spannungen der Batterie, des Generators sowie der Erregerwicklung über entsprechende Anschlüsse (7a, 7b, 7c) und nachge­ schaltete Analog/Digital-Wandler zugeführt werden; und eine an den Computer (7) angeschlossene Anzeigeeinrich­ tung (8).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (8) aus einer Zeichenanzeige zur sichtbaren Anzeige des Überwachungsergebnisses steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (8) aus mehreren Ketten lichtemittierender Dioden besteht, die das Ergebnis der Fehlersuche sichtbar anzeigen.