DE102007019990B4

DE102007019990B4 - Car generator with external regulator

Info

Publication number: DE102007019990B4
Application number: DE102007019990.4A
Authority: DE
Inventors: Helmut Suelzle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2027-04-28
Also published as: DE102007019990A1

Abstract

Fahrzeuggenerator (1), der einen Läufer (7) mit einer Erregerwicklung (5) und einen Ständer mit mehreren Ständerwicklungen umfasst, wobei der Fahrzeuggenerator (1) für eine externe Regelung ausgelegt ist, bei der ein extern angeordneter Regler (3) den durch die Erregerwicklung (5) fließenden Strom einstellt, wobei der Generator (1) Mittel (16, 17) umfasst, die bei Ausfall des externen Reglers (3) zumindest einen Notbetrieb des Generators (1) sicherstellen, wobei die Erregerwicklung (5) mehrteilig gebildet ist und wenigstens zwei Teilwicklungen (5a, 5b) umfasst, wobei die verschiedenen Teilwicklungen (5a, 5b) einen unterschiedlichen Widerstand und eine unterschiedliche Induktivität aufweisen.Vehicle generator (1) comprising a rotor (7) with a field winding (5) and a stator with a plurality of stator windings, wherein the vehicle generator (1) is designed for external control, in which an externally arranged regulator (3) by the Exciter winding (5) adjusts flowing current, wherein the generator (1) comprises means (16, 17) which ensure at least one emergency operation of the generator (1) in case of failure of the external regulator (3), wherein the excitation winding (5) is formed in several parts and at least two partial windings (5a, 5b), wherein the different partial windings (5a, 5b) have a different resistance and a different inductance.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kfz-Generator, insbesondere einen selbst erregten Generator, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a motor vehicle generator, in particular a self-excited generator, according to the preamble of patent claim 1.

Kfz-Generatoren sind häufig als selbst erregte, mehrphasige elektrische Maschinen realisiert. Derartige Generatoren umfassen einen Läufer mit einer Erregerwicklung, sowie einen Ständer mit mehreren (üblicherweise drei) Ständerwicklungen, in denen eine generatorische Wechselspannung induziert wird. Der Erregerkreis mit der Reglerwicklung ist dabei mit einem Generatorregler verbunden, der den durch die Erregerwicklung fließenden Erregerstrom mit einem gewünschten Tastverhältnis ein- und ausschaltet (PWM-Signal) und somit die Generator-Ausgangsspannung regelt.Car generators are often realized as self-excited, multi-phase electric machines. Such generators comprise a rotor with a field winding, as well as a stator with several (usually three) stator windings in which a regenerative alternating voltage is induced. The excitation circuit with the regulator winding is connected to a generator regulator, which turns on and off the exciting current flowing through the exciter winding with a desired duty cycle (PWM signal) and thus regulates the generator output voltage.

1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeuggenerators 1 mit einem internen Regler 3, 4, d. h. der Regler 3, 4 ist im Gehäuse des Generators 1 baulich integriert. Der Generator 1, der hier als dreiphasige elektrische Maschine realisiert ist, umfasst einen Läufer 7 mit einer Erregerwicklung 5, sowie einen Ständer mit drei Ständerwicklungen (nicht gezeigt). Die Erregerwicklung 5 ist über einen Transistor 4 mit dem positiven Batterieanschluss B+ verbunden. Die induzierten Phasenspannungen werden mittels eines Gleichrichters 9 gleichgerichtet. 1 shows a schematic diagram of a known from the prior art vehicle generator 1 with an internal regulator 3 . 4 ie the controller 3 . 4 is in the housing of the generator 1 structurally integrated. The generator 1 , which is realized here as a three-phase electric machine, comprises a rotor 7 with a field winding 5 , and a stator with three stator windings (not shown). The excitation winding 5 is over a transistor 4 connected to the positive battery terminal B +. The induced phase voltages are rectified by means of a rectifier 9 rectified.

Im Betrieb des Fahrzeugs erhält der Regler 3 laufend Sollwerte von einem Steuergerät 2 über eine Steuerleitung 11. Der Regler 3 erzeugt daraufhin ein entsprechendes PWM-Signal, mit dem die Schalt-Endstufe 4 angesteuert wird. Die Dauer der EIN-Zeit zur AUS-Zeit bestimmt dabei die Höhe des Erregerstroms. Ein Vorteil dieser Bauart besteht darin, dass der integrierte Regler 3 bei einem Defekt des Steuergeräts 2 oder der Steuerleitung 11 in einen Notfallmodus übergeht und mit voreingestellten Parametern weiter arbeitet. Die Versorgung des elektrischen Bordnetzes ist somit zumindest prinzipiell sichergestellt. Diese Bauart hat jedoch den Nachteil, dass die Logik des Reglers 3 nach dem Einbau in das Fahrzeug nicht bzw. nur schwer geändert werden kann.During operation of the vehicle, the controller receives 3 current setpoints from a control unit 2 via a control line 11 , The regulator 3 then generates a corresponding PWM signal, with which the switching power amplifier 4 is controlled. The duration of the ON time at OFF time determines the magnitude of the excitation current. An advantage of this design is that the integrated regulator 3 in case of a defect of the control unit 2 or the control line 11 enters an emergency mode and continues to operate with preset parameters. The supply of the electrical system is thus ensured at least in principle. However, this design has the disadvantage that the logic of the regulator 3 after installation in the vehicle can not or only with difficulty be changed.

2 zeigt eine andere Bauart eines Kfz-Generators 1, bei der der Regler 3 außerhalb des Generators in einem Steuergerät 2 angeordnet ist. Der übrige Aufbau des Generators 1 ist ansonsten unverändert gegenüber 1. Die Freilaufdiode 6 ist im Steuergerät 2 integriert. 2 shows another type of vehicle generator 1 in which the regulator 3 outside the generator in a control unit 2 is arranged. The remaining construction of the generator 1 is otherwise unchanged 1 , The freewheeling diode 6 is in the control unit 2 integrated.

Ein Vorteil dieser Bauart besteht darin, dass die Logik des Reglers 3 als Software im Steuergerät 2 sehr einfach geändert werden kann, um sie an verschiedene Applikationen anzupassen. Die externe Bauart hat jedoch den Nachteil, dass bei einem Defekt des Steuergeräts oder der Erregerleitung 11 der Generator 1 entregt. Dadurch wird kein Strom mehr erzeugt und das elektrische Bordnetz wird vom Generator 1 nicht mehr versorgt.An advantage of this design is that the logic of the regulator 3 as software in the control unit 2 can be easily changed to suit different applications. However, the external design has the disadvantage that in case of a defect of the controller or the excitation line 11 the generator 1 de-energized. As a result, no electricity is generated and the electrical system is powered by the generator 1 no longer supplied.

DE 103 21 872 A1 offenbart eine Regelvorrichtung zum Regeln der Ausgangsspannung eines Generators. Hierin wird zur Verbesserung der Ausfallsicherheit der Generatorregelung vorgeschlagen, die Regelung bei Normalbetrieb mit Hilfe eines Hauptreglers durchzuführen, der als Software in einem Steuergerät realisiert ist und bei einer Fehlfunktion des Hauptreglers die Regelung mittels eines Hilfsreglers durchzuführen. DE 103 21 872 A1 discloses a control device for controlling the output voltage of a generator. Herein, to improve the reliability of the generator control proposed to perform the control in normal operation by means of a main controller, which is implemented as software in a control unit and to perform the control by means of an auxiliary controller in case of malfunction of the main controller.

DE 38 44 442 A1 offenbart ein Batterieladesystem das einen Generator, ein Spannungsregler, eine Batterie sowie Verbraucher und ein Folgeschadenschutzgerät aufweist, mit dessen Hilfe Fehler im System über ein Kontrollelement angezeigt werden können und das einen zusätzlichen Spannungsregler enthält, der im Fehlerfall die Spannungsregelung solange übernehmen kann, bis der Fehler behoben ist. DE 38 44 442 A1 discloses a battery charging system having a generator, a voltage regulator, a battery and consumer and a consequential damage protection device, with the help errors in the system can be displayed via a control element and which contains an additional voltage regulator, which can take over the voltage control in the event of an error until the error is fixed.

DE 198 25 126 A9 offenbart eine Anordnung zur Drehzahleinstellung eines Kommutatormotors mit Reihen- oder Nebenschlusserregung auf unterschiedliche Drehzahlbereiche von Waschmaschinen, insbesondere auf niedrigen Wasch- und Schleuderdrehzahlen und auf höhere Schleuderdrehzahlen, wobei die unterschiedlichen Drehzahlen dadurch erzielt werden, dass zwei oder mehr Feldwicklungen vorgesehen sind, die getrennt oder gemeinsam einschaltbar sind und von denen mindestens eine Feldwicklung eine Feldanzapfung enthält. DE 198 25 126 A9 discloses an arrangement for adjusting the speed of a commutator motor with series or shunt excitation to different speed ranges of washing machines, especially at low washing and spin speeds and higher spin speeds, wherein the different speeds are achieved by two or more field windings are provided, the separated or together can be switched on and of which at least one field winding contains a field tapping.

US 2004/0155632 A1 offenbart eine H-Brückschaltungstopologie für eine bidirektionale Felderregung, die dazu eingerichtet ist den Effekt eines Permanentmagneten eines Rotors zu neutralisieren. US 2004/0155632 A1 discloses an H-bridge topology for bidirectional field excitation configured to neutralize the effect of a permanent magnet of a rotor.

US 2003/0201756 A1 offenbart einen Generator, der einen Läufer mit einer Erregerwicklung und einen Ständer mit mehreren Ständerwicklungen umfasst, wobei der Generator für eine externe Reglung ausgelegt ist, bei der ein extern angeordneter Regler den durch die Erregerwicklung fließenden Strom einstellt, wobei der Generator eine Notfallvorrichtung aufweist, die bei Ausfall des externen Reglers zumindest einen Notbetrieb des Generators sicherstellt. US 2003/0201756 A1 discloses a generator comprising a rotor having a field winding and a stator having a plurality of stator windings, the generator being adapted for external control, in which an externally arranged regulator adjusts the current flowing through the field winding, the generator having an emergency device in case of failure of the external controller ensures at least one emergency operation of the generator.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Vorteile der beiden Bauformen miteinander zu vereinen, d. h. einerseits eine hohe Verfügbarkeit Bordnetz-Versorgung zu gewährleisten und andererseits eine einfache Anpassung des Reglers zu ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to combine the advantages of the two designs together, ie on the one hand to ensure high availability of electrical system supply and on the other hand to allow easy adjustment of the controller.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patenanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1. Further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, einen Generator mit externer Regelung zu schaffen, der Mittel umfasst, die bei Ausfall des externen Reglers zumindest einen Notbetrieb sicherstellen. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die Verfügbarkeit des Generators wesentlich verbessert und gleichzeitig die Logik des Reglers einfach geändert werden kann. Der Generator ist dabei sowohl gegen einen Defekt des Steuergeräts inklusive Regler und Steuerleitung abgesichert.An essential aspect of the invention is to provide a generator with external control, comprising means which ensure at least one emergency operation in case of failure of the external controller. This has the significant advantage that the availability of the generator can be significantly improved and at the same time the logic of the controller can be easily changed. The generator is protected against both a defect of the controller including controller and control line.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Generator 1 einen zusätzlichen Versorgungspfad, über den die Erregerwicklung bei Ausfall des Reglers weiterhin mit elektrischer Leistung versorgt wird. D. h., die Erregerwicklung ist in diesem Fall über einen redundanten Versorgungspfad mit einer Versorgungsspannung, insbesondere der Bordnetzspannung, verbunden. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass bei einem Ausfall des Reglers zumindest eine Notversorgung sichergestellt ist.According to a first embodiment of the invention, the generator comprises 1 an additional supply path through which the excitation winding is still supplied with electrical power in case of failure of the controller. D. h., The exciter winding is connected in this case via a redundant supply path with a supply voltage, in particular the vehicle electrical system voltage. This has the significant advantage that at least one emergency supply is ensured if the regulator fails.

Die Erregerwicklung ist in diesem Fall vorzugsweise mehrteilig gebildet und umfasst wenigstens zwei Teilwicklungen. Ein Hauptanschluss der gesamten Erregerwicklung ist vorzugsweise mit dem Versorgungspotential und ein Mittenanschluss mit dem Regler verbunden. Die Teilwicklungen haben vorzugsweise einen unterschiedlichen ohmschen Widerstand. Im Falle von zwei Teilwicklungen beträgt das Verhältnis der Widerstände vorzugsweise 1:3. Die Teilwicklung mit dem geringeren ohmschen Widerstand ist vorzugsweise gegen Masse, und die andere Teilwicklung gegen das Versorgungspotential geschaltet.The field winding is preferably formed in several parts in this case and comprises at least two partial windings. A main terminal of the entire field winding is preferably connected to the supply potential and a center connection to the controller. The partial windings preferably have a different ohmic resistance. In the case of two partial windings, the ratio of the resistors is preferably 1: 3. The partial winding with the lower ohmic resistance is preferably connected to ground, and the other partial winding is connected to the supply potential.

Jeder Teilwicklung ist vorzugsweise eine Freilaufdiode zugeordnet. Die Freilaufdioden können z. B. am Ständer oder im Läufer angeordnet sein.Each partial winding is preferably associated with a freewheeling diode. The freewheeling diodes can z. B. be arranged on the stand or in the runner.

Die Schalt-Endstufe des Reglers kann wahlweise gegen das Bezugspotential (high-side) oder gegen Masse (low-side) geschaltet sein.The switching output stage of the controller can be switched either against the reference potential (high-side) or against ground (low-side).

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Generator einen Permanentmagneten, der im Notbetrieb, d. h. bei Ausfall des Steuergeräts bzw. Reglers, ein vorgegebenes Magnetfeld im Läufer erzeugt. Dadurch wird im Notbetrieb eine Mindestversorgung der elektrischen Verbraucher sichergestellt. Die Erregerwicklung ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise einteilig gebildet.According to a second embodiment of the invention, the generator comprises a permanent magnet, which in emergency operation, i. H. in case of failure of the controller or controller, a predetermined magnetic field generated in the rotor. This ensures a minimum supply of electrical consumers in emergency mode. The excitation winding is preferably formed in one piece in this embodiment.

Der Generator umfasst in diesem Fall vorzugsweise eine zusätzliche Induktivität, die im Normalbetrieb eine Gegenerregung erzeugt und das magnetische Feld des Permanentmagneten abschwächt. Die zusätzliche Induktivität ist vorzugsweise mit dem Versorgungspotential verbunden und verhindert, dass die Netzspannung im Normalbetrieb zu stark ansteigt. Im Versorgungspfad der zusätzlichen Induktivität ist vorzugsweise eine Z-Diode vorgesehen, die bei Überschreiten der Z-Spannung (z. B. 15 V in einem 12 V Netz) in Rückwärtsrichtung leitend wird. Dann fließt durch die zusätzliche Induktivität ein Strom, der zu einer Gegenerregung führt und das magnetische Feld des Permanentmagneten abschwächt.The generator in this case preferably comprises an additional inductance, which generates a counter-excitation in normal operation and attenuates the magnetic field of the permanent magnet. The additional inductance is preferably connected to the supply potential and prevents the mains voltage from rising too much during normal operation. In the supply path of the additional inductance, a Zener diode is preferably provided which becomes conductive in the reverse direction when the Z voltage (for example 15 V in a 12 V network) is exceeded. Then flows through the additional inductance, a current that leads to a counter-excitation and attenuates the magnetic field of the permanent magnet.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ebenfalls eine zusätzliche Induktivität vorgesehen, die eine Gegenerregung erzeugt. Im Unterschied zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist diese Induktivität jedoch vorzugsweise mit dem Steuergerät verbunden und wird von diesem auch im Normalbetrieb angesteuert. Das Steuergerät enthält in diesem Fall eine entsprechende Steuer- bzw. Reglerschaltung zum Betrieb der zusätzlichen Induktivität. Die Erregerwicklung besteht in diesem Fall vorzugsweise aus mehreren Teilwicklungen. Ein Hauptanschluss der gesamten Erregerwicklung ist vorzugsweise mit dem Bezugspotential verbunden. Der Generatorregler ist vorzugsweise an einem Mittenknoten angeschlossen. Die zusätzliche Induktivität erzeugt im Normalbetrieb ein magnetisches Gegenfeld, das das magnetische Feld einer der Teilwicklungen abschwächt.According to another embodiment of the invention, an additional inductance is also provided which generates a counter-excitation. In contrast to the embodiment described above, however, this inductance is preferably connected to the control unit and is controlled by this also in normal operation. In this case, the control unit contains a corresponding control or regulator circuit for operating the additional inductance. The exciter winding in this case preferably consists of several partial windings. A main terminal of the entire field winding is preferably connected to the reference potential. The generator controller is preferably connected to a center node. The additional inductance generates a magnetic opposing field during normal operation, which weakens the magnetic field of one of the partial windings.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Generator eine einteilige Erregerwicklung, die einerseits über die Steuerleitung mit dem Generatorregler und außerdem über einen redundanten Versorgungspfad mit dem Versorgungspotential verbunden ist. Der Versorgungspfad enthält vorzugsweise einen Widerstand, der so dimensioniert ist, dass bei einem Ausfall des Generatorreglers eine Mindesterregung in der Erregerwicklung erreicht wird. Der zusätzliche Versorgungspfad ist vorzugsweise über den Zündschalter geführt.According to a third embodiment of the invention, the generator comprises a one-piece excitation winding, which is connected on the one hand via the control line to the generator controller and also via a redundant supply path to the supply potential. The supply path preferably includes a resistor which is dimensioned such that a minimum excitation in the excitation winding is achieved in the event of failure of the generator regulator. The additional supply path is preferably guided via the ignition switch.

Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform kann der Masseanschluss der Erregerwicklung entweder über eine der Bürsten direkt mit Masse oder z. B. über das Kugellager des Läufers direkt mit dem Masseanschluss des Gleichrichters verbunden sein. Im letzteren Fall kann eine zusätzliche Masseverbindung eingespart werden.Regardless of the particular embodiment of the ground terminal of the field winding can either via one of the brushes directly to ground or z. B. be connected via the ball bearing of the rotor directly to the ground terminal of the rectifier. In the latter case, an additional ground connection can be saved.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein schematisches Schaltbild eines aus dem Stand der Technik bekannten Generators mit integriertem Regler; 1 a schematic diagram of a known from the prior art generator with integrated controller;

2 ein schematisches Schaltbild eines aus dem Stand der Technik bekannten Generators mit externem Regler; 2 a schematic diagram of a known from the prior art generator with external regulator;

3 ein schematisches Schaltbild eines Generators mit externem Regler gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 3 a schematic diagram of an external regulator generator according to a first embodiment of the invention;

4 ein schematisches Schaltbild eines Generators entsprechend der ersten Ausführungsform, aber mit unterschiedlicher Anordnung von Freilaufdioden; 4 a schematic diagram of a generator according to the first embodiment, but with a different arrangement of freewheeling diodes;

5 ein schematisches Schaltbild eines Generators entsprechend der ersten Ausführungsform, aber mit einem gegen Masse geschaltetem Regler; 5 a schematic diagram of a generator according to the first embodiment, but with a switched to ground regulator;

6 ein schematisches Schaltbild eines Generators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 6 a schematic diagram of a generator according to a second embodiment of the invention;

7 ein schematisches Schaltbild eines Generators entsprechend der zweiten Ausführungsform, aber mit unterschiedlichem Anschluss einer zusätzlichen Induktivität; 7 a schematic diagram of a generator according to the second embodiment, but with different connection of an additional inductor;

8 ein schematisches Schaltbild eines Generators gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; 8th a schematic diagram of a generator according to a third embodiment of the invention;

9 ein schematisches Schaltbild eines Generators gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und 9 a schematic diagram of a generator according to a fourth embodiment of the invention; and

10 ein schematisches Schaltbild eines Generators entsprechend der vierten Ausführungsform, aber mit einer unterschiedlichen Anordnung der Freilaufdiode. 10 a schematic diagram of a generator according to the fourth embodiment, but with a different arrangement of the freewheeling diode.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Bezüglich der Erläuterung der 1 und 2 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.Regarding the explanation of 1 and 2 Reference is made to the introduction to the description.

3 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Kfz-Generators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Generator ist hier als selbst erregte, dreiphasige Synchronmaschine realisiert, deren Läufer zwei in Serie geschaltete Teil-Erregerwicklungen 5a, 5b aufweist. Die Wicklung 5b ist gegen das Versorgungspotential B+, und die Teilwicklung 5a gegen Masse geschaltet. Jeder Teilwicklung ist eine Freilaufdiode 6a, 6b zugeordnet, die hier im Bürstenhalter 13 angeordnet sind. Die Freilaufdioden 6a, 6b sind jeweils parallel zur zugehörigen Teil-Erregerwicklung 5a, 5b geschaltet. 3 shows a schematic diagram of a motor vehicle generator according to a first embodiment of the invention. The generator is realized here as a self-excited, three-phase synchronous machine whose rotor two series-connected exciter windings 5a . 5b having. The winding 5b is against the supply potential B +, and the partial winding 5a switched to ground. Each partial winding is a freewheeling diode 6a . 6b assigned here in the brush holder 13 are arranged. The freewheeling diodes 6a . 6b are each parallel to the associated sub-excitation winding 5a . 5b connected.

Die gesamte Erregerwicklung erzeugt im Normalbetrieb (d. h. sämtliche Komponenten arbeiten fehlerfrei) ein Erregerfeld, das in den Ständerwicklungen eine Wechselspannung erzeugt. Diese wird mittels eines Gleichrichters 9 gleichgerichtet. Ein Kugellager des Läufers 7 ist mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnet.In normal operation (ie, all components operate faultlessly), the entire field winding generates an excitation field which generates an alternating voltage in the stator windings. This is done by means of a rectifier 9 rectified. A ball bearing of the runner 7 is with the reference numeral 8th characterized.

Die Teilwicklung 5b ist am Knoten 15 angeschlossen, der über einen zusätzlichen Versorgungspfad 16 und den Zündschalter 14 mit der Netzspannung B+ verbunden ist. Der Mittenknoten zwischen den beiden Teilwicklungen 5a, 5b ist mit einem Knoten DF verbunden, an dem der Regler 3 bzw. die Schaltendstufe 4 des Reglers angeschlossen ist. Der Transistor 4 ist hier gegen das Versorgungspotential B+ geschaltet (high-side-Variante).The partial winding 5b is at the node 15 connected, via an additional supply path 16 and the ignition switch 14 connected to the mains voltage B +. The middle node between the two partial windings 5a . 5b is connected to a node DF at which the controller 3 or the switching output stage 4 of the controller is connected. The transistor 4 is switched here against the supply potential B + (high-side variant).

Im Normalbetrieb erzeugt das Steuergerät 2 ein DF-Signal mit einem vorgegebenen Tastverhältnis, mittels dessen der gewünschte Erregerstrom eingestellt wird. Bei einem Ausfall des Reglers, beispielsweise aufgrund eines Defekts im Steuergerät oder einer Unterbrechung der Steuerleitung 11, wird vom Generator 1 kein DF-Signal mehr empfangen. In diesem Fall wird über den zusätzlichen Versorgungspfad 16 eine Mindesterregung der Erregerwicklungen 5a, 5b sichergestellt. Der Generator fällt somit nicht aus und kann das Bordnetz zumindest in begrenztem Umfang weiter versorgen.In normal operation, the controller generates 2 a DF signal with a predetermined duty cycle, by means of which the desired excitation current is set. In the event of a controller failure, for example due to a defect in the control unit or an interruption of the control line 11 , is from the generator 1 no DF signal received anymore. In this case, via the additional supply path 16 a minimum excitation of the excitation windings 5a . 5b ensured. The generator is thus not sufficient and can continue to supply the electrical system at least to a limited extent.

Die Mindesterregung wird hier durch den Gesamtwiderstand der beiden Teilwicklungen 5a, 5b bestimmt. Der Widerstand der Teilwicklung 5b kann beispielsweise 6 Ohm und derjenige der Teilwicklung 5a 2 Ohm betragen.The minimum excitation is here by the total resistance of the two partial windings 5a . 5b certainly. The resistance of the partial winding 5b for example 6 ohms and that of the partial winding 5a 2 ohms.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Generator 1 bei einem Ausfall des Reglers nicht entregt wird und somit zumindest eine Minimalversorgung der elektrischen Verbraucher sicherstellt. Andererseits ist bei höherer Drehzahl oder geringer Last eine Überspannung im Bordnetz möglich.This embodiment has the advantage that the generator 1 is not de-energized in case of failure of the controller and thus ensures at least a minimum supply of electrical consumers. On the other hand, an overvoltage in the electrical system is possible at higher speed or low load.

4 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Kfz-Generators entsprechend 3, bei der im Unterschied zu 3 die Freilaufdioden 6a, 6b im Läufer 7 integriert sind. Im Übrigen unterscheidet sich dieser Generator 1 nicht von 3, so dass auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. 4 shows a schematic diagram of a motor vehicle according to 3 in contrast to 3 the freewheeling diodes 6a . 6b in the runner 7 are integrated. Incidentally, this generator is different 1 not from 3 so that reference is made to the above description.

5 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Generators mit zwei Erregerwicklungen 5a, 5b entsprechend der Ausführungsform von 3. Im Unterschied zu 3 ist hier der Transistor 4 des Generatorreglers gegen Masse geschaltet (low-side-Variante). 5 shows a schematic diagram of a generator with two excitation windings 5a . 5b according to the embodiment of 3 , In contrast to 3 here is the transistor 4 of the generator controller switched to ground (low-side variant).

6 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Generators 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Generator 1 umfasst eine einteilige Erregerwicklung 5 und einen Permanentmagneten 17, der die Erregerwicklung 5 im Normalbetrieb erregt. Die Erregerwicklung 5 ist wiederum über den Knoten DF mit dem Generatorregler 3, 4 verbunden. Bei einem Defekt des Reglers 3 oder der Steuerleitung 11 wird die Erregerwicklung 5 vom Permanentmagneten 17 erregt. Um eine Überspannung zu verhindern, ist hier eine zusätzliche Induktivität 18 vorgesehen, die bei Überspannung ein Gegenfeld erzeugt, das das Magnetfeld des Permanentmagneten 17 abschwächt. 6 shows a schematic diagram of a generator 1 according to a second embodiment of the invention. The generator 1 includes a one-piece excitation winding 5 and a permanent magnet 17 that's the exciter winding 5 energized in normal operation. The excitation winding 5 is in turn via the node DF with the generator controller 3 . 4 connected. In case of a defect of the regulator 3 or the control line 11 becomes the excitation winding 5 from the permanent magnet 17 excited. To prevent overvoltage, here is an additional inductance 18 provided that generates an opposing field in the case of overvoltage, which is the magnetic field of the permanent magnet 17 weakens.

Die zusätzliche Induktivität d 18 ist über einen zusätzlichen Versorgungspfad 16 mit der Versorgungsspannung B+ verbunden. In diesem Versorgungspfad ist außerdem eine Z-Diode 19 vorgesehen, die in Rückwärtsrichtung leitend wird, wenn die Netzspannung einen vorgegebenen Schwellenwert, z. B. 15 V, überschreitet. Dieser Schwellenwert ist dabei durch die Z-Spannung der Z-Diode 19 bestimmt. Überspannungen im Bordnetz können damit wirksam verhindert werden.The additional inductance d 18 is via an additional supply path 16 connected to the supply voltage B +. In this supply path is also a Zener diode 19 provided which becomes conductive in the reverse direction when the mains voltage reaches a predetermined threshold, e.g. B. 15 V, exceeds. This threshold is determined by the Z voltage of the Zener diode 19 certainly. Overvoltages in the electrical system can thus be effectively prevented.

Der Masseknoten der Erregerwicklung 5 ist über das Kugellager 8 mit dem Masseknoten des Gleichrichters 9 verbunden und gegen Masse geschaltet. Insgesamt wird daher nur ein einziger Masseanschluss benötigt.The ground node of the exciter winding 5 is about the ball bearing 8th with the ground node of the rectifier 9 connected and switched to ground. Overall, therefore, only a single ground connection is needed.

7 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Kfz-Generators 1 entsprechend der Ausführungsform von 6. Der Generator 1 umfasst wiederum einen Permanentmagneten 17 und eine zusätzliche Induktivität 18, die das Magnetfeld des Permanentmagneten 17 bei Überspannung abschwächt. Im Unterschied zu 6 ist hier der Versorgungspfad 16 der Induktivität 18 nicht über den Zündschalter 14 geführt, sondern direkt mit dem Ausgang des Gleichrichters 9 verbunden. Der Masseanschluss der Erregerwicklung 5 ist über das Kugellager 8 geführt, ebenso wie in 6. Andernfalls wäre ein dritter Schleifring nötig. 7 shows a schematic diagram of a motor vehicle generator 1 according to the embodiment of 6 , The generator 1 again comprises a permanent magnet 17 and an additional inductance 18 representing the magnetic field of the permanent magnet 17 weakens at overvoltage. In contrast to 6 here is the supply path 16 the inductance 18 not over the ignition switch 14 but directly to the output of the rectifier 9 connected. The ground terminal of the exciter winding 5 is about the ball bearing 8th led, as well as in 6 , Otherwise, a third slip ring would be necessary.

8 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Kfz-Generators 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Erregerwicklung 5 ist hier zweiteilig gebildet und umfasst die Teilwicklungen 5a und 5b. Die Teilwicklung 5b ist dabei an der Klemme 15 angeschlossen, die über den Zündschalter 14 mit dem Versorgungspotential B+ verbunden ist. Die zweite Teilwicklung 5a ist gegen Masse geschaltet. Diese Anordnung entspricht derjenigen von 4. Im Unterschied zu 4 ist hier eine zusätzliche Induktivität 18 vorgesehen, die über einen Versorgungspfad 20 mit dem Steuergerät 2 verbunden ist. Die Induktivität 18 kann mittels des Endstufenschalters 19 angesteuert werden, um ein Gegenfeld zu erzeugen, das das magnetische Feld der Erregerwicklung 5a, 5b abschwächt. 8th shows a schematic diagram of a motor vehicle generator 1 according to a third embodiment of the invention. The excitation winding 5 is here formed in two parts and includes the partial windings 5a and 5b , The partial winding 5b is at the terminal 15 connected via the ignition switch 14 is connected to the supply potential B +. The second part winding 5a is switched to ground. This arrangement corresponds to that of 4 , In contrast to 4 here is an additional inductance 18 provided by a supply path 20 with the control unit 2 connected is. The inductance 18 can by means of the power switch 19 be driven to generate an opposing field, the magnetic field of the field winding 5a . 5b weakens.

Zur Vermeidung von Überspannungen im elektrischen Bordnetz ist außerdem eine Zenerdiode 21 vorgesehen, die bei Übersteigen der Zenerspannung von z. B. 15 V in Sperrrichtung leitend wird und einen Stromfluss durch die Induktivität 18 bewirkt. Die Z-Diode 21 ist zwischen den Versorgungspfad 16 der Erregerwicklung und den Versorgungspfad 20 der Induktivität 18 geschaltet. Im Normalbetrieb wird die Generator-Ausgangsspannung durch das Steuergerät 2 geregelt, das ein vorgegebenes Signal DF-p erzeugt.To avoid overvoltages in the electrical system is also a Zener diode 21 provided that exceed the Zener voltage of z. B. 15 V in the reverse direction is conductive and a current flow through the inductance 18 causes. The Zener diode 21 is between the supply path 16 the excitation winding and the supply path 20 the inductance 18 connected. In normal operation, the generator output voltage is through the controller 2 regulated, which generates a predetermined signal DF-p.

9 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Kfz-Generators 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall umfasst der Generator 1 eine einteilige Erregerwicklung 5, die an einem Anschluss mit der Klemme DF und am anderen Anschluss mit Masse verbunden ist. Die Erregerwicklung 5 ist zusätzlich über einen Versorgungspfad 16 mit dem Bezugspotential B+ verbunden. Der Versorgungspfad 16 enthält einen Widerstand 22, der hier im Bürstenhalter 13 angeordnet ist. Die Freilaufdiode 6 der Erregerwicklung befindet sich im externen Steuergerät 2. 9 shows a schematic diagram of a motor vehicle generator 1 according to a fourth embodiment of the invention. In this case, the generator includes 1 a one-piece excitation winding 5 , which is connected to terminal DF at one terminal and to ground at the other terminal. The excitation winding 5 is additionally via a supply path 16 connected to the reference potential B +. The supply path 16 contains a resistor 22 who is here in the brush holder 13 is arranged. The freewheeling diode 6 the exciter winding is located in the external control unit 2 ,

Im Normalbetrieb wird die Generator-Ausgangsspannung vom Steuergerät 2 geregelt, das ein entsprechendes DF-Signal erzeugt. Bei Ausfall des Reglers 3 wird eine Minimalerregung über den Versorgungspfad 16 sichergestellt.In normal operation, the generator output voltage from the controller 2 regulated, which generates a corresponding DF signal. In case of failure of the controller 3 will be a minimum excitation via the supply path 16 ensured.

10 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Kfz-Generators 1 ähnlich 9. Im Unterschied zu 9 ist hier die Freilaufdiode 6 im Bürstenhalter integriert. Im Übrigen sind die beiden Schaltungen identisch. 10 shows a schematic diagram of a motor vehicle generator 1 similar 9 , In contrast to 9 here is the freewheeling diode 6 integrated in the brush holder. Incidentally, the two circuits are identical.

Claims

Vehicle generator ( 1 ), a runner ( 7 ) with a field winding ( 5 ) and a stator with a plurality of stator windings, wherein the vehicle generator ( 1 ) is designed for external control, in which an externally arranged controller ( 3 ) by the excitation winding ( 5 ) current flowing, the generator ( 1 ) Medium ( 16 . 17 ) in case of failure of the external controller ( 3 ) at least one emergency operation of the generator ( 1 ), the excitation winding ( 5 ) is formed in several parts and at least two partial windings ( 5a . 5b ) comprising the different partial windings ( 5a . 5b ) have a different resistance and a different inductance.

Vehicle generator according to claim 1, characterized in that the generator ( 1 ) an additional supply path ( 16 ), over which the excitation winding ( 5 ) in case of failure of the external controller ( 3 ) continues to be supplied with electrical power.

Vehicle generator according to claim 1, characterized in that a main connection ( 15 ) of the multipart exciter winding ( 5 ) with the supply potential (B +), and a center connection (DF) with the controller ( 3 ) connected is.

Vehicle generator according to claim 3, characterized in that the controller ( 3 ) an output stage switch ( 4 ) connected either to ground or to the supply potential (B +).

Vehicle generator according to claim 1, characterized in that each partial winding ( 5a . 5b ) a freewheeling diode ( 6a . 6b ) assigned.

Vehicle generator according to claim 5, characterized in that the freewheeling diodes 6a . 6b in the brush holder ( 13 ) or in the runner ( 7 ) of the generator ( 1 ) are arranged.

Vehicle generator according to claim 1 or 2, characterized in that the generator ( 1 ) a permanent magnet ( 17 ), which in case of failure of the controller ( 3 ) a predetermined magnetic field in the rotor ( 7 ) generated.

Vehicle generator according to claim 7, characterized in that an inductance ( 18 ) is provided, which can generate a counter-excitation, the magnetic field of the permanent magnet ( 18 ) weakens.

Vehicle generator according to claim 8, characterized in that the inductance ( 18 ) via an additional supply path ( 6 ) is connected to a supply potential (B +).

Vehicle generator according to one of claims 7 to 9, characterized in that in the supply path ( 16 ) of inductance ( 18 ) a Zener diode ( 19 ) is provided.

Vehicle generator according to claim 1 or 2, characterized in that the generator ( 1 ) an additional inductance ( 18 ) comprising the magnetic field of the excitation winding ( 5 ) weakens.

Vehicle generator according to claim 11, characterized in that the inductance ( 18 ) via an additional connection (DFn) with a control unit ( 2 ) connected is.

Automotive alternator according to claim 11 or 12, characterized in that the (by the inductance 18 ) flowing power from a controller ( 2 ) is controlled.

Vehicle generator according to claim 2, characterized in that in the additional supply path ( 16 ) a resistor ( 22 ) is arranged.

Vehicle generator according to claim 2, characterized in that the additional supply path ( 16 ) via the ignition lock ( 14 ) of the vehicle is guided.

Vehicle generator according to one of the preceding claims, characterized in that the ground terminal of the excitation winding ( 5 ) via a ball bearing ( 8th ) with the ground connection of the rectifier ( 9 ) connected and connected to ground.