DE10234088A1

DE10234088A1 - Verfahren zur spannungs- und fahrdynamikabhängigen Regelung eines Generators

Info

Publication number: DE10234088A1
Application number: DE2002134088
Authority: DE
Inventors: Burkhard Hiller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflussung einer Load-Response-Funktion (1) an einem von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen, fremd erregten Drehstromgenerator (98). Der Drehstromgenerator (98) umfasst einen Erregerkreis (96) und einen Läuferkreis (97). Die Load-Response-Funktion (1) dient der Minimierung von Rückwirkungen des Drehstromgenerators (98) auf die Verbrennungskraftmaschine beim Zuschalten einer hohen elektrischen Leistung aufnehmender elektrischer Verbraucher in ein Bordnetz (108) eines Fahrzeuges, welches einen Energiespeicher (105) umfasst. Der Verlauf (98, 79) der Load-Response-Funktion (1) wird abhängig von der Spannung U¶b¶ im Bordnetz (108) des Fahrzeuges und unter Berücksichtigung des Betriebszustandes (17, 18) sowie der Fahrsituation des durch die Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges ermittelt. Ferner kann eine Spannungsregelung des Generators erreicht werden, wobei mittels eines Eingangs am Generator sowohl sein Load-Response-Verhalten als auch seine Spannung gesteuert werden können.

Description

Technisches Gebiet
Zur Regelung von Drehstromgeneratoren, die an Verbrennungskraftmaschinen zur Speisung des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges und zum Aufladen der Fahrzeugbatterie eingesetzt werden, können neben Standardreglern auch Multifuktionsregler eingesetzt werden. Bei Multifunktionsreglern ist neben der normalen Spannungsregelung noch die Implementierung von Sonderfunktionen realisierbar. Eine Sonderfunktion ist die "Load-Response-Funktion" (LRF). Durch eine begrenzte Steigerungsrate der Abgabe elektrischer Leistung des Drehstromgenerators über die Zeit, wird das Lauf- und Abgasverhalten einer Verbrennungskraftmaschine unterstützt, insbesondere wird verhindert, das bei Zuschaltung elektrischer Verbraucher im Bordnetz des Kraftfahrzeuges das durch die Ausgangsleistungserhöhung des Drehstromgenerators auf die Verbrennungskraftmaschine rückwirkende Bremsmoment einen Drehzahleinbruch oder ein "Abwürgen" der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.
Stand der Technik
Heute in Kraftfahrzeugen eingesetzte Generatoren geben ein Lastsignal. Außerdem können die Sollspannung des Generators und/oder die Load-Response-Zeit, gesteuert werden. Die entsprechenden Signale können sowohl digital mittels eines Bussystems (z.B. über eine bitsynchrone Schnittstelle) als auch in analoger Form, z.B. in Gestalt eines Pulsweiten Modulations-Signales übermittelt werden. Dem Generator wird eingangsseitig die Sollspannung des Fahrzeugbordnetzes aufgegeben. Ferner kann ein Signal, welches die Load-Response-Zeit, mit welcher ein rampenförmiges Ansteigen des Erregerstroms im Drehstromgenerator gesteuert wird, an den Drehstromgenerator übermittelt werden. Mittels dieser Eingangsgrößen des Drehstromgenerators lassen sich u.a. dessen elektrische Leistung sowie dessen Schleppmoment bei einer bekannten Drehzahl beeinflussen.
Die Load-Response-Funktion kann der Spannungsregelung am Drehstromgenerator von außen gesteuert überlagert werden. Dies hat zur Folge, dass die Pulsweite des Erregerstroms im Erregerkreis des Drehstromgenerators von dem von außen aufgeprägten pulsweiten gesteuerten Load-Response-Signal begrenzt wird. Damit ist die elektrische Ausgangsleistung des Drehstromgenerators in einem bestimmten Betriebspunkt und somit sein Schleppmoment, was durch die Verbrennungskraftmaschine aufzubringen ist, begrenzt. Dies hat zur Folge, dass bei einem elektrischen Lastsprung kein schlagartig auftretendes Bremsmoment über den den Drehstromgenerator antreibenden Keilriemen auf die Verbrennungskraftmaschine zurückwirkt und an dieser, insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich einen Drehzahleinbruch hervorruft. Ein Drehzahleinbruch kann insbesondere an kleineren Verbrennungskraftmaschinen mit geringerem Hubraum auftreten, die aufgrund ihres vergleichsweise geringen Drehmomentes die Leistung über die Drehzahl aufbringen.
In den oben erwähnten, ungünstigen Betriebspunkten einer Verbrennungskraftmaschine wird bei Einschalten einer starken elektrischen Last die benötigte elektrische Energie vorübergehend aus der Fahrzeugbatterie geliefert. Während dieser Zeitspanne wird die Load-Response-Funktion rampenförmig hochgefahren, wodurch der Erregerstrom im Erregerkreis des Drehstromgenerators zunimmt. Dies geschieht solange, bis die ins Bordnetz eingespeiste elektrische Leistung des Drehstromgenerators gleich der im Bordnetz verbrauchten elektrischen Leistung ist und sich die Sollspannung im Bordnetz wieder einstellt.
Abhängig vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine kann die Rampe, entsprechend derer die Load-Response-Funktion hochgefahren wird mehr oder weniger steil gesteuert werden, in dem eine schrittweise Verlängerung der Pulsweite der Load-Response-Funktion erfolgt. Das entsprechend der Rampensteigung zunehmende Schleppmoment, was über den Riementrieb der Verbrennungskraftmaschine an den Drehstromgenerator zu dessen Antrieb übertragen wird, kann durch eine Verschiebung des Zündwinkels bzw. einer Verbesserung der Zylinderfüllung ausgeregelt werden.
In bereits eingesetzten Drehstromgeneratoren ist die Load-Response-Funktion fest im Generatorregler des Drehstromgenerators verdrahtet. Die Schaltung ist derart ausgebildet, dass die Load-Response-Funktion bis zu einer Drehzahl von ca. 3.000 min^–1 des Generators wirksam ist.
Im Fall einer softwaremäßigen Steuerung der Load -Response-Funktion ist die Load-Response-Zeit, d. h. die Rampensteigung des Erregerstroms beispielsweise in einem Steuergerät als Funktion der Drehzahl, Temperatur, und Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine abgelegt. Damit ist die Load-Response-Zeit ausschließlich abhängig von den Zuständen, die die Verbrennungskraftmaschine einnimmt. Die Load-Response-Funktion ist daneben in verschiedenen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine aktiv. Zu diesen Betriebszuständen zählt die Startphase, in welcher die Load-Response-Funktion eine flach verlaufende Rampensteigung aufweist, d.h, der Erregerstrom im Erregerkreis des Drehstromgenerator steigt langsam an. Darüber hinaus ist die Load-Response-Funktion während der Leerlaufphase und während Beschleunigungsphasen der Verbrennungskraftmaschine aktiviert, wobei die Rampensteigung der Load-Response-Funktion im wesentlichen einen konstanten Wert beibehält.

Aus US 5,262,711 ist eine Einrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung eines von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Drehstromgenerators bekannt, gemäß der eine Load-Reponse-Funktion während der Fahrt aktiviert wird. Der Erregerstrom im Erregerkreis des Drehstromgenerators wird nach Zuschalten eines eine hohe elektrische Leistung aufnehmenden elektrischen Verbrauchers kontinuierlich erhöht, so dass Drehzahleinbrüche an der Verbrennungskraftmaschine nicht auftreten. Die Load-Response-Funktion ist gemäß dieser Lösung während der Fahrt mit einer Drehzahlauswertung verknüpft. Die Erhöhung des Erregerstroms im Erregerkreis des Drehstromgenerators erfolgt in Abhängigkeit vom Vergleich der gemessenen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine mit einer Drehzahlschwelle. Eine Unterdrückung der Aktivierung der Load-Response-Funktion ist nicht vorgesehen.

Aus DE 196 38 357 A ist eine Einrichtung zur Spannungsregelung bei einem von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen, fremderregten Drehstromgenerator bekannt. Gemäß dieser Lösung wird die während der Fahrt aktivierte Load-Response-Funktion bei Auftreten bestimmter Bedingungen gesperrt. Bei Erfassung eines Drehzahlrückganges wird die Load-Response-Funktion gesperrt. Dadurch stellt sich ein rasches Ansteigen des Erregerstroms im Erregerkreis des fremderregten Drehstromgenerators ein. Daraus wiederum resultiert eine rasche Zunahme der elektrischen Leistungsabgabe des fremderregten Drehstromgenerators, die einem Spannungseinbruch im Bordnetz eines Kraftfahrzeuges entgegenwirkt. Bei konstanter oder steigender Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bleibt die Load-Response-Funktion hingegen aktiviert, wodurch ein schlagartiger Anstieg des bremsenden Schleppmomentes, welches der Drehstromgenerator auf die Verbrennungskraftmaschine beim Zuschalten eines einer hohen elektrischen Leistung aufnehmenden Verbrauchers ausübt, unterbleibt.

Darstellung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ausführung der Load-Response-Funktion an einem fremderregten Drehstromgenerator ermöglicht eine Berücksichtigung der Bordnetzspannung und der Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges. Es ist sehr vorteilhaft, wenn die Load-Response- Funktion über den gesamten Drehzahlbereich wirksam ist, also keine Drehzahlbeschränkungen, Drehzahlschwellen gegeben sind. Die Ansteuerung der Load-Response-Funktion, insbesondere deren Rampensteigung kann nunmehr abhängig von der Bordnetzspannung erfolgen, so dass Spannungsschwankungen innerhalb des Bordnetzes unterbunden werden. Ferner wird die Load-Response-Funktion unter Berücksichtigung des Ladezustandes der Fahrzeugbatterie angesteuert, so dass ausgeschlossen ist, dass diese während eines Übergangszeitraumes mit der Deckung des durch den Drehstromgenerator noch nicht abdeckbaren bei Einschalten von Verbrauchern mit hoher elektrischer Leistung erforderlichen Zusatzleistung für das Bordnetz belastet wird. Somit wird einem schleichenden Entladen einer nur unzureichend aufgeladenen Fahrzeugbatterie vorgebeugt. Ein unzureichender Ladezustand der Fahrzeugbatterie, d.h. ein schleichendes Entladen derselben, stellt sich insbesondere bei häufigen Kurzstreckenfahrten des Kraftfahrzeuges ein.

Ferner läßt sich in vorteilhafter Weise erreichen, dass die Rampensteigung einer aktiven Load-Response-Funktion sich abhängig vom Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine ändert. Je nach Betriebspunkt und Veränderung des Betriebspunktes der Verbrennungskraftmaschine kann entweder dem Laden der Fahrzeugbatterie durch eine steilere Rampensteigung der aktiven Load-Response-Funktion bei günstigem Motorbetriebspunkten, d.h. höheren Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine Rechnung getragen werden, oder bei sich in Richtung auf ungünstigere Motorbetriebspunkte verändernden Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine durch eine flachere Rampensteigung das durch den Drehstromgenerator bei plötzlicher Leistungsabgabe auftretende, auf die Verbrennungskraftmaschine rückwirkende Schleppmoment verringert werden. Dadurch wird ein Drehzahleinbruch der Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf oder bei nur unwesentlich darüber liegenden Drehzahlen vorgebeugt.

In speziellen Fahrsituationen, so insbesondere während Beschleunigungsphasen des Kraftfahrzeuges – etwa beim Überholen – kann der Drehstromgenerator gänzlich abgeschaltet werden. Dazu kann in vorteilhafter Weise entweder die absolute Pedalstellung oder die Änderung der Pedalstellung durch den Fahrer herangezogen werden. Wähernd einer erfassten Beschleunigungsphase der Verbrennungskraftmaschine kann die Rampensteigung der Load-Response-Funktion sehr flach gehalten werden oder der Erregerstrom im Erregerkreis des Drehstromgenerators bis auf 0 zurückgefahren werden, so dass das vom Drehstromgenerator auf die Verbrennungskraftmaschine rückwirkende Schleppmoment minimiert wird. Wird festgestellt, dass die Bordnetzspannung im Begriff ist, unter einem bestimmten vorwählbaren Schwellwert abzusinken, kann die Ausschaltung des Drehstromgenerators verriegelt, d.h. verhindert werden. Dies ist insbesondere dann geboten, wenn ein unzureichender Ladezustand der Fahrzeugbatterie festgestellt wird, so dass ein Entladeschutz gegeben ist.

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann durch die Überlagerung der Load-Response-Pulsweite über die Spannungsregelung erreicht werden, den Generator bei bestimmten Betriebszuständen gänzlich auszuschalten, so z. B. während des Startvorganges der Verbrennungskraftmaschine. Dies ist ohne separaten Eingang für eine externe Spannungsregelung möglich, in dem die Load-Response-Pulsweite auf 0 gesetzt wird und damit der Erregerstrom vollständig unterbunden ist. Dieser Betriebszustand findet seine Grenze allerdings darin, dass dies nur bei ausreichend geladener Fahrzeugbatterie bzw. einem Wert der Bordnetzspannung oberhalb eines Minimalwertes zugelassen wird.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene aktive Load-Response-Funktion an einem Drehstromgenerator kann auch außerhalb von speziell detektierten Betriebszuständen wie z.B. der oben erwähnten Beschleunigungsphase einer Verbrennungskraftmaschine wirken. Dies erlaubt es, dass die Lastsprünge nicht stoßartig, sondern innerhalb einer flach verlaufenden Rampensteigung ausgesteuert werden, so dass sich die mechanischen Komponenten eines Riementriebes wie z.B. eines flankenoffenen Keilriemens, mit welchem die in Kraftfahrzeugen eingesetzten Drehstromgeneratoren von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden, schonen lassen und deren Lebensdauer verlängert wird.

In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lässt sich eine externe Spannungsregelung über einen Load-Response-Eingang realisieren. Mittels eines fest eingestellten Erregerstroms im Erregerkreis des Drehstromgenerators kann der Drehstromgenerator ohne Einschnürung durch die Load-Response-Pulsweite (d.h. Pulsweite 100 %) eine konstante Spannung liefern. Die Drehzahlschwelle für eine aktive Load-Response-Funktion darf in diesem Falle nicht vorhanden sein. Es kann demnach über den gesamten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine geregelt werden. In diesem Fall lässt sich die Load-Response-Pulsweite derart einstellen, dass sich über den begrenzten Erregerstrom, unter Berücksichtigung des Batterieladezustandes und der im Bordnetz herrschenden elektrischen Last eine entsprechende Bordnetzspannung einstellt. Die Bordnetzspannung wird vom Motorsteuergerät eingelesen und mit einer Sollspannung verglichen. Die Differenz zwischen der Bordnetzspannung und der Sollspannung führt zu einer entsprechenden Vorgabe der Load-Response-Pulsweite. Diese Ausführungsvariante einer externen Spannungsregelung erlaubt eine externe Spannungsregelung und ist sehr flexibel lediglich über den Load-Response-Eingang implementierbar. Die eigentliche Load-Response-Funktion kann in diesem Fall natürlich ebenfalls implementiert sein.

Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 die in Blockform dargestellten Komponenten und deren Signalaustausch zur Erzielung einer aktiven Load-Response-Funktion in einer Übersicht,
2 den Signalfluss innerhalb der aktiven Load-Response-Funktion während der Kaltstartphase einer Verbrennungskraftmaschine,
3 die Inkrementierung, d.h. die Rampensprünge der Load-Response-Funktion,
4 den Signalfluß der Load-Response-Funktion während der Beschleunigungsphase, d.h. einer Drehzahlanstiegsphase einer Verbrennungskraftmaschine,
5 den Signalfluß zur Bestimmung eines Ansteuersignales für den Drehstromgenerator,
6 den Verlauf des Erregerstromes im Erregerkreis des Drehstromgenerators bei einander gegenübergestellten aktiven und inaktiven Load-Response-Funktionen,
7 dem prinzipiellen Aufbau eines Drehstromgenerators mit einer Spannungsregelung, der eine Load-Response-Funktion überlagert ist und
8 die Darstellung eines Regelkreises zur externen Spannungsregelung mittels Beeinflussung der Pulsweite der Load-Response-Funktion.
Ausführungsvarianten
Der Darstellung gemäß 1 sind die in Blockform dargestellten Komponenten und deren Signalaustausch innerhalb einer Load-Response-Funktion zu entnehmen.
Die in Blockdiagrammform dargestellten Funktionsblöcke einer Load-Response-Funktion 1 umfassen eine Detektorroutine 2 zur Detektion eines positiven Lastsprunges am Drehstromgenerator, ferner eine Auswerteeinheit 3, in der das die Load-Response-Funktion 1 ansteuernde Ausgangssignal 40, 40.1, 40.2, 40.3 bzw. 40.4 generiert wird. Durch die Ab folge der die Load-Response-Funktion 1 ansteuernden Signale (G-Signal) werden Pulsweiten-Werte zur Begrenzung des Erregerstromes im Drehstromgenerator erzeugt, sodass sich eine rampenförmige Load-Response-Funktion darstellen lässt. Ferner umfasst die Load-Response-Funktion 1 eine Kaltstartroutine 4, eine Leerlaufroutine 5 sowie eine Fahrsituationserkennung 6. Die aufgezählten Funktionsblöcke können innerhalb einer Schaltung für die Load-Response-Funktion sowohl hardwaremäßig als auch softwaremäßig ausgebildet sein und erlauben eine aktive Regelung des Erregerkreises eines Drehstromgenerators abhängig von der Spannung des Bordnetzes und damit des Energiespeichers sowie abhängig von der Fahrsituation bzw. einem Betriebszustand der den Generator antreibenden Verbrennungskraftmaschine.
Der Auswerteeinheit 3, in der das die Load-Response-Funktion 1 ansteuernde Ausgangssignal 40, 40.1, 40.2, 40.3 bzw. 40.4 generiert wird, ist an einem Eingang 31 mit einem die Bordnetzspannung U_b repräsentierenden Signal beaufschlagt. Darüber hinaus ist der Auswerteeinheit 3 eine Lastsprungdetektionsroutine 2 vorgeschaltet, die eingangsseitig über ein Signal 7 beaufschlagt ist, welches die aktuelle Last des Drehstromgenerators repräsentiert. Ausgangsseitig generiert die Lastsprungroutine 2 ein Signal 10, über welches die Aktivierung der Load-Response-Funktion 1 an die Auswerteeinheit 3 übermittelt wird. Ferner steht ausgangsseitig an der Lastsprungdetektionsroutine 2 ein Ausgangssignal an, welches die aktuelle Generatorlast des Drehstromgenerators der Verbrennungskraftmaschine repräsentiert. Eingangsseitig ist die Lastsprungdetektionsroutine 2 nicht nur über ein die aktuelle Generatorlast repräsentierendes Signal 7 beaufschlagt, sondern der Lastsprungdetektionsroutine 2 wird über eine Rückkopplung 9 das an einem Abzweig 41 abgegriffene, die aktuelle Pulsweite des Ausgangssignales 40, 40.1, 40.2, 40.3 sowie 40.4 zur Ansteuerung der Load-Response-Funktion rückgekoppelt. Das die aktuelle Bordnetzspannung U_b repräsentierende Signal liegt an der Auswerteeinheit 3 an einem korrespondierenden Eingang 31 an, während das Ausgangssignal 10 der Lastsprungdetektionsroutine 2 an der Auswerteeinheit 3 an einem entsprechenden Eingang 32 ansteht. Das die aktuelle Generatorlast des Drehstromgeneraotrs repräsentierende Ausgangssignal 11 der Lastabwurfdetektionsroutine 2 steht an einem Eingang 33 der Auswerteeinheit 3 an.
Neben den Eingangsgrößen, welche die aktuelle Bordnetzspannung U_b sowie die aktuelle Generatorlast 7 mittelbar oder unmittelbar an die Eingangsseite der Auswerteeinheit 3 übermitteln, werden der Auswerteeinheit 3 darüber hinaus Signale zugeführt, die aus Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine bzw. aus Fahrpedalstellungen herrühren aus denen sich der aktuelle Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, und damit die Fahrsituation des Fahrzeugs ableiten lässt.
Dazu ist eine Kaltstartroutine 4 implementiert, die eingangsseitig an einem Eingang 16 sowohl über ein die aktuelle Temperatur der Verbrennungskraftmaschine repräsentierendes signal T_mot als auch die aktuelle Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine repräsentierendes Signal n_mot beaufschlagt wird. An einem Eingang 14 der Kaltstartroutine 4 steht darüber hinaus ein Signal 13 an, welches das Ende der Startphase der Verbrennungskraftmaschine anzeigt. Die genannten drei Signale stehen eingangsseitig an der Kaltstartroutine 4 an. In der Kaltstartroutine 4 wird ein Bit gesetzt, B_{gen, on}, welches den Einschaltzustand des Drehstromgenerator repräsentiert. Das B_{gen, on} steht an einem dementsprechend konfigurierten Eingang 34 der Auswerteeinheit 3 der Load-Response-Funktion 1 an. Darüber hinaus wird in der Kaltstartroutine 4 ein Ausgangssignal 17 erzeugt, welches den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine repräsentiert. Dieses Ausgangssignal 17 wird der Auswerteeinheit 3 nicht unmittelbar aufgeschaltet, sondern indirekt unter Zwischenschaltung eines ersten elektronischen Schalters 19 bzw. eines zweiten elektronischen Schalters 28, an denen neben dem Ausgangssignal 17 weitere Ausgangssignale, wie nachstehend erläutert wird, anstehen.
Die den Betriebszustand der Maschine repräsentierenden Parameter n_mot bzw. T_mot werden Eingängen 15, 16 einer Leerlauferkennungsroutine 5 aufgeschaltet, die der oben erwähnten Kaltstartroutine 4 parallel geschaltet ist. Innerhalb der Leerlaufroutine 5 wird ein Ausgangssignal 18 erzeugt, welches den Zustand Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine anzeigt. Das Ausgangssignal 18 der Leerlaufroutine 5 steht an der Eingangsseite des ersten elektronischen Schalters 19 an ebenso wie das Ausgangssignal 17 der Kaltstartroutine 4 sowie ein Signal 12, welches die Aktivierung einer Leerlaufregelung der Verbrennungskraftmaschine anzeigt.
Die Load-Response-Funktion gemäß der Übersicht in 1 umfasst darüber hinaus eine Fahrsituationserkennung 6. Die Fahrsituationserkennung 6 ist an ihren Eingängen 22, 23, 24 mit Signalen beaufschlagt, die Rückschlüsse auf die jeweilige Fahrsituation des Fahrzeuges zulassen. So wird dem Eingang 22 der Fahrsituationserkennung 6 ein die Fahrpedalstellung repräsentierendes Signal 20 aufgegeben. Darüber hinaus steht am Eingang 23 der Fahrsituationserkennung 6 ein Signal 21 an, welches eine Änderung der Fahrpedalstellung signalisiert. Schließlich steht am Eingang 24 der Fahrsituationserkennung 6 ein die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierendes Signal v_F an. Innerhalb der Fahrsituationserkennung 6 werden aus den Eingangssignale Ausgangssignale 25, 26, 27 generiert. Das am Ausgang der Fahrsituationserkennung 6 anstehende Ausgangssignal 25 wird im Falle eines erkannten Volllastbetriebes gesetzt und zeigt die Aktivierung der Load-Reponse-Funktion 1 in diesen Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine an. Darüber hinaus kann in der Fahrsituationserkennnung 6 ein Signal 26 generiert werden, welches dann gesetzt wird, wenn aus den Eingangssignalen 20, 21 bzw. v_F erkannt wird, dass sich die Verbrennungs kraftmaschine in einer Beschleunigungsphase, die durch eine Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Änderung des Signales 21, welches die Fahrpedalstellung charakterisiert, erkannt werden kann. Abhängig von einem detektierten Beschleunigungszustand der Verbrennungskraftmaschine aufgrund der Änderung der Signal 21 bzw. v_F, kann innerhalb der Fahrsituationserkennung 6 ein Ausgangssignal 27 generiert werden, welches eine Änderung der Load-Response-Funktion 1 während einer Beschleunigungsphase der Verbrennungskraftmaschine bewirkt. Das Ausgangssignal 27 wird dem ersten elektronischen Schalter 19 nachgeschalteten zweiten elektronischen Schalter 28 eingangsseitig zugeführt.
Die in der Übersichtsdarstellung gemäß 1 wiedergegebene aktive Load-Response-Funktion 1 berücksichtigt somit die aktuelle Bordnetzspannung U_b, die aktuelle Generatorlast 7 des Drehstromgenerators, den Umstand, ob eine Leerlaufregelung 12 der Verbrennungskraftmaschine ein- oder ausgeschaltet ist, ein Signal 13, welches das Ende der Startphase der Verbrennungskraftmaschine repräsentiert sowie die aktuelle Motordrehzahl n_mot, die aktuelle Motortemperatur T_mot der Verbrennungskraftmaschine; schließlich werden über die Fahrsituationserkennung 6 die Fahrpedalstellung 20, sowie deren Änderung 21 sowie die jeweils herrschende aktuelle Fahrzeugeschwindigkeit v_F bei der Erzeugung eines die Load-Response-Funktion 1 an einem Drehstromgenerator ansteuernden Ausgangssignal 40, 40.1, 40.2, 40.3 bzw. 40.4 berücksichtigt.
Außer den Größen, welche der Auswerteeinheit 3 an ihrer Eingangsseite entweder unmittelbar, wie z.B. die Bordnetzspannung U_b aufgegeben werden, werden der Auswerteeinheit 3 vorverarbeitete Signale 32, 33, 34, 35 und 36 zugeführt. Die mittelbar zugeführten Signale werden durch Zwischenschaltung der Lastsprungdetektionsroutine 2, der Kaltstartroutine 4, der Leerlaufroutine 5 bzw. durch die Zwischenschaltung einer Fahrsituationserkennung 6 vorverarbeitet. Die Ausgangssignale 17 bzw. 18 der Kaltstartroutine 4 bzw. der Leerlaufroutine 5 sowie das Signal 12, welches die Aktivierung der Leerlaufregelung der Verbrennungskraftmaschine signalisiert, werden dem ersten elektronischen Schalter 19 aufgegeben. Dieser schaltet das Ausgangssignal auf einen ersten Signalpfad 29 sowie einen zweiten Signalpfad 30, wobei das auf diesem Signalpfad liegende Signal normale Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine repräsentiert.
Das Ausgangssignal des ersten elektronischen Schalters 19, welches den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine repräsentiert, wird eingangsseitig einem zweiten elektronischen Schalter 28 aufgegeben. Darüber hinaus wird dem zweiten elektronischen Schalter 28 das die Änderung der Load-Response-Funktion 1 aufgrund einer Beschleunigungsphase der Verbrennungskraftmaschine präsentierende Ausgangssignal 27 eingangsseitig aufgeschaltet. Ferner kann der zweite elektronische Schalter 28 gegebenenfalls mit einem dem Volllastzustand Verbrennungskraftmaschine und eine dementsprechend aktivierte Load- Response-Funktion 1 repräsentierende Signal 25 berücksichtigen. Im zweiten elektronischen Schalter 28 wird demnach der Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, ermittelt durch die Zusammenführung der Signale 12, 17 und 18 am ersten elektronischen Schalter 19 mit der aktuellen Fahrsituation 25 bzw. 27, ermittelt in der Fahrsituationserkennung 6, zusammengeführt; aus diesen Informationen am zweiten elektronischen Schalter 28 wird der Änderungsbetrag der Pulsweite ermittelt, welcher dem Eingang 36 der Auswerteeinheit 3 aufgegeben wird. Am Eingang 36 der Auswerteeinheit 3 steht mithin eine Information an, welche die Änderung der Pulsweite der Load-Response-Funktion 1 abhängig vom Betriebszustand bzw. von der Fahrsituation des Kraftfahrzeuges der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeuges erlaubt.
Die Auswerteeinheit 3 generiert ein Ausgangssignal 37, welches einem Maximalwert-Begrenzer 39 aufgegeben wird. Neben dem Ausgangssignal 37 der Auswerteeinheit 3 ist der Maximalwert-Begrenzer 39 mit einem 100 %-Signal (38) eines gesetzten Werts beaufschlagt. Im Falle einer inaktiven Load-Response-Funktion wird mittels des 100 %-Wertes ein Ausgangssignal 40.1 zur Ansteuerung der Load-Response-Funktion 1 generiert, welches rampenfrei verläuft (vergleiche Erregerstromverlauf 75 ohne LRF im Diagramm gemäß 6).
Der Darstellung gemäß 2 ist die Berechnung der Load-Response-Rampensteigung während des Motorstartes und danach zu entnehmen.
Aus den Eingangssignalen 13, das Ende der Startphase anzeigend, der aktuellen Motordrehzahl n_mot und der aktuellen Motortemperatur T_mot werden in der Kaltstartroutine 4 Ausgangssignale 17 bzw. B_{gen, on} erzeugt. Während einer Kaltstartphase der Verbrennungskraftmaschine ist der Drehstromgenerator im Normalfall ausgeschaltet. Dies erfolgt durch das Signal 51, welches einer vergleichenden Signalverknüpfung 52 vorgeschaltet ist. Der Signalverknüpfung 52 ist neben dem gesetzten Signal 51 "Drehzahlobergrenze für Generator aus" die Motordrehzahl n_mot eingangsseitig aufgegeben. Das Ausgangssignal der Signalverknüpfung 52 wird einer UND-Verknüpfung 52.1 eingangsseitig aufgegeben, der das Signal 13 zugeführt wird, welches anzeigt, dass das Ende der Startphase der Verbrennungskraftmaschine erreicht ist. Der LTND-Verknüpfung 52.1 ist ein Flip-Flop 52.2 nachgeschaltet, dem wiederum ein Verzögerungsglied 53 nachgeschaltet ist. Dem Verzögerungsglied 53 kann die Zeitspanne aufgeprägt werden, während der der Drehstromgenerator ausgeschaltet bleiben soll. Nach Ablauf der am Verzögerungsglied 53 voreinstellbaren Verzögerungszeit wird das Einschalten des Drehstromgenerators bewirkende Bit B_{gen, on} gesetzt. Die Zeitspanne, während der der Drehstromgenerator nach Überschreiten der Schwelle 51 ausgeschaltet bleiben soll, kann über eine Änderung der am Verzögerungsglied 53 einstellbaren Verzögerungszeit variiert werden.
In der Startroutine 4 wird z. B. mittels des Kennfeldes 50 aus der aktuellen Motordrehzahl nmor und der Motortemperatur T_mot eine dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine entsprechende Load-Response-Rampensteigung 17 erzeugt und als Eingangssignal für den in 1 dargestellten ersten elektronischen Schalter 28 verwendet.
In vorteilhafter Weise wird am Verzögerungsglied 53 gemäß 2 die Verzögerungszeit so eingestellt, das sie etwa 3 s beträgt, d.h. im wesentlichen der Zeitspanne entspricht, in der die Verbrennungskraftmaschine nach einem Start ihre Leerlaufdrehzahl von ungefähr 550 bis 700 min^–1 stabil erreicht hat. Die Startroutine 4, die in 2 hinsichtlich der Signalverarbeitung detaillierter wiedergegeben ist, bleibt aktiv hinsichtlich einer Steuerung einer aktiven Load-Response-Funktion 1 solange kein Motor-Leerlauf oder Beschleunigungswunsch des Fahrers erkannt wird. Die in der Startroutine 4 ermittelte Rampensteigung der Loade-Response-Finktion 1 wirkt immer auf das Signal 36"Δ Pulsweite Load-Response", solange keine Leerlaufregelung oder ein Beschleunigungszustand an der Verbrennungskraftmaschine erkannt wird. Werden diese Betriebszustände, d. h. Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine oder Beschleunigung erkannt, werden dei jeweiligen Schalter umgelegt und die entsprechenden Werte der Blöcke Leerlauf 5, Fahrsituationserkennung 6, Beschleunigung, an die Laod-Response-Funktion ausgegeben.
3 zeigt den Signalfloß innerhalb der Leerlaufroutine gemäß der Übersicht in 1.
Wie in Zusammenhang mit 1 bereits erwähnt, werden der Routine 5, die den Leerlauffall abdeckt, an ihren Eingängen 15 bzw. 16 ebenfalls die die aktuelle Motordrehzahl und die aktuelle Motortemperatur repräsentierenden Signale n_mot bzw. T_mo _t aufgegeben. Innerhalb eines Kennlinienfeldes 54, sind Inkremente, die den Verlauf einer Load-Response-Funktion 1 hinsichtlich ihrer Rampensteigung darstellen, abgelegt. Damit wird ein Ausgangssignal 18 erzeugt, welches für den Leerlaufzustand der Verbrennungskraftmaschine abhängig von der in Eingangsgrößen n_mot bzw. T_mo _t, die Rampensteigung der Load-Response-Funktion, charakterisiert.
In 4 ist der Signalfloß innerhalb der Fahrsituationserkennung 6 gemäß der Übersicht in 1 näher dargestellt.
Eingangsseitig ist die Fahrsituationserkennung 6 über ein Signal 20, welches die Fahrpedalstellung repräsentiert, beaufschlagt, ferner über eine Änderung der Fahrpedalstellung anzeigendes Signal 21 sowie unmittelbar mit einem Signal v_F, welches die Fahrgeschwindigkeit repräsentiert.
In einer ersten Signalverknüpfung 56 werden die aktuelle durch das Signal 20 repräsentierende Fahrpedalstellung und eine gesetzte Fahrpedalstellung 55 verglichen. Die gesetzte Fahrpedalstellung sollte in etwa der Fahrpedalstellung dem Zustand Volllast entsprechen. Das Ausgangssignal der ersten Signalverknüpfung 56 stellt das Ausgabesignal 25 dar, welches einen hohen Lastzustand der Verbrennungskraftmaschine anzeigt. Das eine Änderung der Fahrpedalstellung repräsentierende Eingangssignal 21 wird sowohl einer vergleichenden Signalverknüpfung 57 "Beschleunigen" als auch einer vergleichenden Signalverknüpfung 58"Verzögerung" aufgegeben. Sowohl die Signalverknüpfung 57 als auch die Signalverknüpfung 58 sind eingangsseitig mit gesetzten Werten 59 bzw. 60 beaufschlagt, welche den Fahrpedalstellungsverlauf bei Beschleunigung, d.h. positiver Fahrpedalgradient bzw. den Fahrpedallstellungsverlauf beim Verzögern, d. h. negativer Fahrpedalgrandient repräsentieren. Das Ausgangssignal der ersten Signalverknüpfung 56 sowie das Ausgangssignal der Signalverknüpfung Beschleunigung 57 werden an einer Signalzusammenführung 61 verodert und eingangseitig einem Flip-Flop 62 aufgegeben. Am Flip-Flop 62 steht das Ausgangssignal der Signalzusammenführung 61 an einem Seteingang an. Am Reset-Eingang des Flip-Flops 62 steht das Ausgangssignal der Signalverknüpfung 58 "Verzögerung" an. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 62 repräsentiert das Ausgangssignal 26, welches wiederum dem zweiten elektronischen Schalter 28 aufgegeben wird und eine Beschleunigungsphase der Verbrennungskraftmaschine anzeigt.
Darüber hinaus wird das die Fahrpedalstellung repräsentierende Signal 20 sowie das die aktuelle Fahrzeugeschwindigkeit repräsentierende Signal v_F einem Kennlinienfeld 54 zugeführt, in welchem verschiedene Verläufe der Load-Response-Funktion 1 für verschiedene Kombinationen von Fahrpedalstellung und Fahrzeuggeschwindigkeit abgelegt sind. Im Falle der Beschleunigungserkennung wird durch den Ausgang der Veroderung 61 die jeweils anstehende Pedalstellung als Eingang 22 im Kennfeld 54 angenommen. Zusammen mit dem am Eingang 24 aufgegebenen Signal v_F wird ein Ausgangssignal 27 bestimmt, welches eine entsprechend der detektierten Beschleunigung und Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellende Änderung der Pulsweite für die aktive Load-Response-Funktion charakterisiert.
5 zeigt die Signalverarbeitung innerhalb der Auswerteeinheit 3 der Load-Response-Funktion gemäß der Darstellung in 1.
Wird eine inaktive Load-Response-Funktion 1, welche aus einer Auswertung des am Eingang 32 der Auswerteeinheit 3 anstehenden Signals ermittelt wird, erkannt, wird ein Ausgangssignal 40.1 zur Ansteuerung der Load-Response-Funktion 1 ausgegeben, welches durch den der Auswerteeinheit 3 nachgeschalteten Festwert 38 auf 100 % eingestellt wird, d.h. der Verlauf der Load-Response-Funktion 1 ist in diesem Falle, d.h. bei inaktiver Load- Response-Funktion 1, durch einen rampenlosen Verlauf gekennzeichnet d. h. Sprünge des Erregerstromes im Drehstromgenerator auf 100% sind möglich.
Zu Beginn der Aktivierung der Load-Response-Funktion 1 wird durch Auswertung des den letzten Lastwert des Drehstromgenerators repräsentierenden Signales 33 ein Ansteuersignal 40.2 für die Pulsweite der Load-Response-Funktion 1 erzeugt, (vergleiche 6, Position 73) zu einem Zeitpunkt, an welchem, angezeigt durch einen positiven Sprung von Signal 32, die Zuschaltung eines weiteren elektrischen Verbrauchers in einem Bordnetz 108 eines Kraftfahrzeuges erfolgt, der eine hohe elektrische Leistungsaufnahme aufweist.
Aus dem Ausgangssignal 36 des zweiten elektronischen Schalters 28, welches eine Schrittweite der Pulsweite der Load-Response-Funktion 1 anzeigt sowie aus der aktuellen Bordnetzspannung U_b werden unter Zwischenschaltung eines Kennlinienfeldes, in dem die Verläufe der Steigerungsraten der Load-Response-Funktion vorliegen, unter Berücksichtigung der Bordnetzspannung an einer Zusammenführung 71 die abhängig von der herrschenden Bordspannung gewünschten Verläufe 78 bzw. 79 (vergleiche 6) die Load-Response-Funktion 1 ermittelt. Bei der Signalzusammenführung 71 wird demnach die Rampensteigung der Load-Response-Funktion 1 von der aktuellen Bordspannung U_b beeinflusst, da abhängig von dieser die Steigung der Load-Response-Funktion im Kennlinienfeld 54 ermittelt wird. Die Ausgangssignalzusammenführung 71 wird einer Sumationsstelle 70 zugeführt. An der Sumationsstelle 70 wird die aktuelle Pulsweite der Load-Response-Funktion, repräsentiert durch das ursprüngliche Ansteuersignal 40 für die Pulsweite der Load-Reponse-Funktion 1 mit der gewünschten Steigung der Load-Response-Funktionsrampe zusammengeführt und eine daraus resultierende neue, den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine und Bordnetzspannung berücksichtigende Pulsweite einer Load-Response-Funktion 1 präsentiert durch das modifizierte Ansteuersignal 40.3, ermittelt.
Die aktuelle Bordnetzspannung Ub wird darüber hinaus mit einer zulässigen Mindestspannung U_min verglichen. Daneben werden das Ausgangssignal 25 der Fahrsituationserkennung 6, welches den Volllastzustand der Verbrennungskraftmaschine und eine dementsprechend aktivierte Load-Response-Funktion 1 anzeigt und das Signal B_gen _{, on} einer Signalverarbeitung zugeführt. Durch den Vergleich der aktuellen Bordnetzspannung Ub mit einer Mindestspannung wird ein Eingangssignal für einen weiteren elektronischen Schalter 72 ermittelt. Der weitere elektronische Schalter 72 ist über einen Eingang beaufschlagt, über welchen der Generator ausschaltbar ist. Ferner steht am weiteren elektronischen Schalter 72 das aktuelle Ansteuersignal 40 für die Pulsweite der Load-Response-Funktion 1 an. Durch den weiteren elektronischen Schalter 72 wird anhand der an den Eingängen anstehenden Signale der Drehstromgenerator der Verbrennungskraftmaschine nur dann während einer Beschleunigungsphase der Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet, wenn die Bordnetzspannung Ub innerhalb des Bordnetzes 108 des Fahrzeuges, einen Mindestspannungswert U_min überschreitet. Ist die Bordnetzspannung zu gering, wird die ursprünglich errechnete (40.1 oder 40.2 oder 40.3) Load-Response-Steigung 1, d.h. deren Pulsweite, durchgeschaltet.
Ist das dem weiteren elektronischen Schalter 72 aufgegebene, das Einschalten des Drehstromgenerators repräsentieren Bit B_{gen, on} mit dem Wert 0 belegt, was gemäß 2 während des Startvorganges der Verbrennungskraftmaschine geschieht, ist der Generator ausgeschaltet und wird erst nach Ablauf des am Verzögerungsgliedes 53 eingestellten Verzögerungszeit eingeschaltet.
6 zeigt den Verlauf des Erregerstromes im Erregerkreis eines Drehstromgenerators wobei dessen Verlauf bei aktivierter bzw. inaktivierter Load-Response-Funktion einander gegenübergestellt sind.
Der Erregerstrom I_ERR ist über der Zeitachse aufgetragen. Bei Zuschalten eines starken elektrischen Verbrauchers mit einer hohen Leistungsaufnahme wie beispielsweise einer Frontscheibenheizung oder einer Heckscheibenheizung innerhalb des Bordnetzes 108 eines Kraftfahrzeuges, tritt eine Lastsprung am Drehstromgenerator der Verbrennungskraftmaschine auf. Bei Fehlen einer Load-Response-Funktion 1 gemäß der vorliegenden Figur, wird der zusätzliche Leistungsbedarf innerhalb des elektrischen Bordnetzes 108 des Kraftfahrzeuges sprungförmig sofort durch den Generator gedeckt. Bei aktiver Load-Response-Funktion 1 wird der Leistungsbedarf vom Generator rampenförmig bereitgestellt. Der Dekkungsbeitrag zur elektrischen Leistung, den die Fahrzeugbatterie aufbringt, ist durch den schraffierten Bereich 74 im Diagramm gemäß 6 dargestellt. Der mit Bezugszeichen 75 gekennzeichnete Verlauf repräsentiert den Erregerstrom I_ERR, welchen der Drehstromgenerator ohne Begrenzung durch eine Load-Response-Funktion 1 nach Auftreten des Lastsprunges bei Zuschalten eines elektrischen Verbrauchers den Zuschaltpunkt 73 aufweist. Dementsprechend weist der Drehstromgenerator nunmehr ein sprungförmiges Schleppmoment auf, welches durch die Verbrennungskraftmaschine aufzubringen ist.
Der mit Bezugszeichen 76 gekennzeichnete Verlauf des Erregerstromes I_ERR kann durch eine aktivierte Load-Response-Funktion 1 gemäß der vorgeschlagenen Erfindung erreicht werden. Im Unterschied zur mit Bezugszeichen 75 gekennzeichneten Verlauf des Erreger-Stromes I_ERR, verläuft die Erregerstromzunahme nach Einschalten eines elektrischen Verbrauchers mit hoher Leistungsaufnahme im elektrischen Bordnetz 108 des Kraftfahrzeuges rampenförmig, d.h. es tritt keine stossartig einsetzende Belastung am Drehstromgenerator auf. Damit wird einerseits der den Drehstromgenerator antreibende Riementrieb, sei es ein flankenoffener oder sei es ein anders gearteter Keilriemen, geschont und dessen Lebensdauer verlängert, andererseits ist durch die aktive Load-Response-Funktion 1 das auf die Verbrennungskraftmaschine rückwirkende Schleppmoment des Drehstromgenerators wesentlich verringert bzw. steigt sanfter an, so dass Drehzahleinbrüche der Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf bzw. im niedrigen Teillastbereich nicht auftreten.
Beim Zuschalten eines eine hohe elektrische Leistungsaufnahme aufweisenden elektrischen Verbrauchers im Zuschaltzeitpunkt 73 steigt der Erregerstrom I_ERR in Inkrementen 80 entsprechend einer ersten Rampensteigung 78 an. Die erste Rampensteigung 78, d.h. die Steigerung des Erregerstroms I_ERR erfolgt gemäß des im zweiten elektronischen Schalter 28 (vergleiche Darstellung gemäß 1) anstehenden Signales 36, welches die Änderung der Pulsweite der aktiven Load-Response-Funktion 1 auslöst. Befindet sich die Verbrennungskraftmaschine in einem Bereich höherer Drehzahlen, kann die aktivierte Load-Response-Funktion durchaus mit einer ersten steileren Steigung 78 angesteuert werden. Ändert sich, gekennzeichnet durch Bezugszeichen 77, jedoch der Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, kann aufgrund der geänderten Fahrsituation durch die aktive Load-Response-Funktion 1 die Rampensteigung gemäß des mit Bezugszeichen 79 in Inkrementen 80 ansteigenden Rampenverlaufs z. B. abgeflacht werden. Bei sinkender Bordnetzspannung könnte beispielsweise die Steigung des Rampenverlaufes auch steiler werden, d. h. zunehmen. Durch die Abflachung der Rampensteigung der Load-Response-Funktion 1 kann z.B. der Fahrerwunsch nach Beschleunigung unterstützt werden, indem im Extremfall der Erregerstrom I_ERR bis auf 0 reduziert wird, so dass sich während der Beschleunigungsphase einer Verbrennungskraftmaschine ein minimales auf die Verbrennungskraftmaschine rückwirkendes Generatorschleppmoment einstellt. Danach kann bei detektierter Bordnetzspannung Ub innerhalb des Bordnetzes 108 im Bereich einer gerade noch zulässigen Mindestspannung U_min die Rampensteigung 78 bzw. 79 in Abhängigkeit von der Bordnetzspannungsabhängigen Kennlinie 54 der Load-Response-Funktion 1 (vergleiche Darstellung gemäß 5) berücksichtigt werden. Je nach Betriebspunktverlagerung der Verbrennungskraftmaschine wird entweder der besseren Batterieladung, d.h. durch eine steilere Rampensteigung 78 der Load-Response-Funktion Rechnung getragen,oder einem besseren Verhalten der Verbrennungskraftmaschine, d.h. eine Minimierung des rückwirkenden Schleppmomentes auf die Verbrennungskraftmaschine durch eine flacher verlaufende Rampensteigung 79 der Load-Response-Funktion (vergleiche Position 79 in 6).
In der Darstellung gemäß 7 ist das Prinzip einer externen Spannungsregelung eines Drehstromgenerators über den Eingang einer Load-Response-Funktion wiedergegeben, gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung (vgl. Seite 5).
Ein Eingang 92 der Load-Response-Funktion 1 ist mit einem Load-Response-Signal 93 beaufschlagt. An einer Und-Verknüpfung 94 wird das Load-Response-Signal, welches am Eingang 92 der Load-Response-Funktion 1 ansteht,mit einem Rechtecksignal 91 verknüpft, welches wiederum von einem Rechteckgenerator 90 (konstantes Pulsweitensignal) verknüpft wird. Das durch eine UND-Verknüpfung 94 resultierende Verknüpfungssignal 95 beeinflusst den Erregerstrom I_ERR im Erregerkreis 96 eines Drehstromgenerators 98, der neben dem Erregerkreis 96 einen Läuferkreis 97 enthält. Gemäß dieser weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann mittels eines fest eingestellten Erregerstromes der Drehstromgenerator 98 ohne Einschnürung durch eine Load-Response-Pulsweite, d.h. 100 %, eine konstante Spannung von beispielsweise 17 Volt erzeugen. Die Drehzahlschwelle für eine aktive Load-Response-Funktion 1 ist nicht vorhanden, demnach kann über den gesamten Drehzahlbereich geregelt werden. Die Load-Response-Pulsweite wird so eingestellt, dass sich über den durch das Verknüpfungssignal 95 begrenzten Erregerstrom I_ERR, den Batterieladezustand einer Kfz-Batterie 105 und die Last U_b innerhalb des Bordnetzes 108 des Kraftfahrzeuges eine Bordnetzspannung einstellt.
In 8 ist ein Beispiel dargestellt, wie mittels eines Steuergerätes gemäß des oben erwähnten Prinzipes eine Ausregelung der Bordnetzspannung erfolgt.
Innerhalb eines Steuergerätes 104 wird anhand eines Batteriemodells 100, in welches auch die Batterietemperatur T_Bat eingeht und anhand einer Ladekennlinie 101 einer Kfz-Batterie 105, eine Sollspannung U_Soll ermittelt. An einer Negativ-Verknüpfung wird die ermittelte Spannung U_Soll mit der tatsächlichen Spannung U_b innerhalb des Bordnetzes 108 des Fahrzeuges verglichen. Aus der ermittelten Spannungsdifferenz ΔU wird innerhalb der Auswerteeinheit 3 die Pulsweite für eine Load-Response-Funktion 1 ermittelt und als Ansteuersignal 40.4 der einer Eingangsklemme 109 (G+) des Drehstromgenerators 98 aufgeschaltet. An der G+-Klemme des Drehstromgenerators 98 ist der Pluspol 106 der Kfz-Batterie 105 angeschlossen, deren Minuspol 107 auf die Masse des Bordnetzes 108 geführt ist.
Mit der in 7 bzw. 8 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann die gesamte Spannungsregelung extern und sehr flexibel über einen Load-Response-Eingang 92 erfolgen. Ein separater Eingang für die Spannungsregelung kann demnach entfallen, so dass sich der Spannungsregler auf dem Drehstromgenerator 98 erheblich vereinfachen lässt.

1: Load-Response-Funktion
2: Lastsprung Detektionsroutine
3: Auswerteeinheit
4: Startroutine
5: Routine (Leerlauf)
6: Fahrstituationserkennung
U_b: Bordnetzspannung
7: Generatorlast
8: Eingang Generatorlastsignal
9: Rückkopplung Load-Response-Pulsweite
10: Ausgang Load-Response-Pulsweite
11: Ausgang Generatorlast
12: Leerlaufregelung aktiv
n_mot: Drehzahl Verbrennungskraftmaschine
T_mot: Temperatur Verbrennungskraftmaschine
13: Ende Startphase VKM
14: Eingang Startphasen-Signal
15: Eingang n_mot
16: Eingang T_mot
17: Ausgangssignal Betriebszustand VKM
B_{gen, on}: Signal Generator EIN
18: Ausgangssignal Leerlaufroutine
19: Erster elektronischer Schalter
20: Fahrpedalstellung
21: Änderung Fahrpedalstellung
v_F: Fahrpedalstellung
22: Eingang Signal Fahrpedalstellung
23: Eingang Änderung Fahrpedalstellung
24: Eingang Signal v_F
25: Verzögerungsglied (Load-Response-aktiv)
26: Ausgangssignal Beschleunigungsphase (Load-Response-aktiv)
27: Ausgangssignal Änderung Load-Response-Funktion wegen Beschleunigungsphase
28: Zweiter elektronischer Schalter
57: Signalverknüpfung Beschleunigung
29: 1. Signalpfad Betriebszustand Verbrennungskraftmaschine
30: weiterer Signalpfad Betriebszustand Verbrennungskraftmaschine
31: Eingang U_b
32: Eingang Bit: Load-Response aktiv
33: Eingang Lastwert Pulsweite
34: Eingang Bit B_{gen, on}
35: Eingang Bit LR (Volllast) aktiv
36: Eingang Änderung Pulsweite Load-Response-Funktion
37: Ausgangssignal Pulsweite Load-Response
38: Begrenzer (100 %)
39: Maximalwert-Begrenzer
40
40.1: spannungs-/fahrsituations-
40.2: abhängiges Ansteuersignal
40.3: Pulsweite Load-Response-Funktionsinkremente Betriebszustand
40.4: Funktion
50: Kennlinie Load-Response-Funktionsinkremente Betriebszustand
51: Schalter "Generator aus"
52: Signalverknüpfung
52.1: UND-Verknüpfung
52.2: Flip-Flop
53: Verzögerungsglied
T: Verzögerungszeit
54: Kennlinienfeld Steigungsinkrementierung Load-Response
55: Volllastsignal
: Funktion wegen Beschleunigungsphase
56: Erste Signalverknüpfung
T_Bat: Batterietemperatur
58: Signalverknüfung Verzögerung
59: Maximalpedalweg Fahrpedal
60: Fahrpedalweg = 0 (Verzögerung)
61: Veroderung
62: Flip-Flop
70: Signalaufschaltpunkt Änderung Be-
71: Resultierendes Rampensteigungs-
72: Weiterer elektronischer Schalter
U_min: Bordnetz Mindestspannung
72: Weiterer elektronischer Schalter
I_ERR: Erregerstrom Erregerkreis Drehstromgenerator
t: Zeitachse
73: Zuschaltzeitpunkt elektrischer Verbraucher
74: Deckungsbeitrag Fahrzeugbatterie
75: Erregerstromverlauf ohne LRF
76: Erregerstromverlauf mit LRF
77: Änderung Betriebszustand VKM
78: Erste Rampensteigung LRF
79: Zweite Rampensteigung LRF
80: Rampen-Inkrementierung
90: Rechteckgenerator
91: Rechtecksignal
92: Eingang Load-Response-Signal vom Steuergerät
93: Load-Response-Signal
94: UND-Verknüpfung
95: Verknüpftes Signal
96: Erregerkreis
97: Läuferkreis
98: Drehstromgenerator
100: Batteriemodell
101: Ladekennlinie
102: Sollspannung Bordnetz
ΔU: Spannungsdifferenz
104: Steuergerät
105: Kfz-Batterie
106: Pluspol
107: Minuspol
108: Bordnetz
B+: Generatorklemmen
G+
109: Eingang Generator Load-Response Pulsweiten-Vorgabe

Claims

Verfahren zur Beeinflussung der Load-Response-Funktion (1) an einem von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen, fremderregten Drehstromgenerator (98) der einen Erregerkreis (96) und einen Läuferkreis (97) umfasst und die Load-Response-Funktion (1) zur Minimierung von Rückwirkungen des Drehstromgenerators (98) auf die Verbrennungskraftmaschine beim Zuschalten elektrischer Verbraucher innerhalb eines Bordnetzes (108) dient, welches einen Energiespeicher (105) umfasst, dadurch gekennzeichnet, das abhängig von der Spannung U_b innerhalb des Bordnetzes (108) eines Fahrzeuges und unter Berücksichtigung des Betriebszustandes (17, 18) der Verbrennungskraftmaschine und der Fahrsituation, Ansteuersignale (40, 40.1, 40.2, 40.3, 40.4) für den Verlauf (78, 79) der Load-Response-Funktion (1) generiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das abhängig von der Fahrdynamik des Fahrzeugs ermittelte Größen (31, 32, 33, 34, 35, 36) verarbeitenden Auswerteeinheit (3) ein spannungs- und fahrdynamik abhängiges Ausgangssignal (37) zur Erzeugung eines Ansteuerungssignales (40, 40.1, 40.2, 40.3, 40.4) für die Load-Response-Funktion (1) erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (37) der Auswerteeinheit (3) ein hinsichtlich der Pulsweite beeinflusstes Signal ist, welches den Erregerstrom I_ERR im Erregerkreis (96) des Drehstromgenerators (98) beeinflusst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht aktivierter Load-Response-Funktion (1) die Auswerteeinheit (3) ein Ausgangssignal (37) generiert, welches durch einen Steller (38, 39) in ein rampenloses Ansteuersignal (40.1) zur Ansteuerung der Load-Response-Funktion (1) umgewandelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beginn (32) der Aktivierung der Load-Response-Funktion (1) in der Auswerteeinheit (3) ein Ausgangssignal (37) unter Berücksichtigung des letzten Lastwertes (7, 33) des Drehstromgenerators (98) erzeugt wird, welches das Ansteuersignal (40.2) für die Load-Response-Funktion (1) darstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinheit (3) eingangsseitig den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine und die Fahrdynamik des Fahrzeuges charakterisierende Größen (34, 35, 36) aufgegeben werden, die in einer Kaltstartroutine (4), einer Leerlaufroutine (5) und in einer Fahrsituationserkennung (6) ermittelt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltstartroutine (4) in Eingängen (14, 15, 16) ein Drehzahlsignal n_mot der Verbrennungskraftmaschine, ein Temperatursignal T_mot und ein Ende der Startphase der Verbrennungskraftmaschine anzeigendes Signal (13) zugeführt werden, aus denen ein den Betriebzustand der Verbrennungskraftmaschine charakterisierendes Ausgangssignal (17) generiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kaltstartroutine (4) ein das Einschaltsignal für den Drehstromgenerator (98) darstellendes Bit B_{gen, on} gesetzt wird, welches der Auswerteeinheit (3) an einem Eingang (34) aufgegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leerlaufroutine (5) an Eingängen (15, 16) das Drehzahlsignal n_mot der Verbrennungskraftmaschine und ein Temperatursignal T_mot der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden, aus denen ein den Leerlaufzustand (18) der Verbrennungskraftmschine charakterisierendes Ausgangssignal (18) generiert wird.
Verfahren gemäß Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Aktivierung einer Leerlaufregelung der Verbrennungskraftmaschine anzeigendes Signal (12), das den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine charakterisierendes Ausgangssignal (17) und das den Leerlaufzustand anzeigendes Signal (18) der Leerlaufroutine (5) einem ersten elektronischen Schalter (19) aufgegeben werden.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem die Fahrpedalstellung anzeigenden Signal (20), einem die Änderung der Fahrpedalstellung anzeigenden Signal (21) und der Fahrzeuggeschwindigkeit v_F in einer Fahrsituationserkennung ein die Aktivierung der Load-Response-Funktion (1) bei Volllast anzeigendes Signal (25), welches der Auswerteeinheit (3) unmittelbar zugeführt wird sowie ein eine aktivierte Load-Response-Funktion (1) während der Beschleunigungsphase anzeigendes Signal (26) und ein eine Änderung der Pulsweite der Load-Response-Funktion (1) zu zeigendes Signal (27) generiert werden, die beide einen zweiten elektrischen Schalter (28) aufgegeben werden.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass über den zweiten elektronischen Schalter (28) aus den Ausgangssignalen (26, 27) der Fahrsituationserkennung (6) und dem Ausgangssignal des ersten elektronischen Schalters (19) abhängig vom Betriebszustand (17) der Verbrennungskraftmaschine die Pulsweite der Load-Response-Funktion (1) verändernde Signale (36) an die Auswerteeinheit (3) übermittelt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das den Ausgangssignalen (36) des zweiten elektronischen Schalters (29) und der aktuellen Bordnetzspannung U_b in der Auswerteeinheit (3) anhand einer Inkrementierung (54) der Load-Response-Funktion (1) enthaltenden Kennlinienfeldes eine Anpassung des Verlaufes (78, 79) des Erregerstromes I_ERR (76) durch die Load-Response-Funktion (1) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsweite der Load-Response-Funktion (1) beeinflussende Signal (40) an einer Schnittstelle (70) mit dem Ergebnis einer Zusammenführung (71) von einer Änderung des Verlaufes (78, 79) der Load-Response-Funktion (1) bewirkenden Eingangsgrößen (36) bzw. Ub verknüpft und ein die Pulsweite der Load-Response-Funktion (1) beeinflussendes Ansteuersignal (40.3) erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkrementierung (80) der Änderung des Verlaufes (78, 79) der Load-Response-Funktion in Kennlinienfeldern (50, 54) gespeichert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einem dem Volllastzustand der Verbrennungskraftmaschine anzeigenden Eingangssignal (35), einer Spannungsdifferenz ΔU zwischen U_b und U_min innerhalb des Bordnetzes (108) und von einem Signal Bit B_{gen, on} (Generator EIN) der Drehstromgenerator (98) während einer Beschleunigungsphase der Verbrennungskraftmaschine ausschaltbar ist.
Verfahren zur Beeinflussung der Load-Response-Funktion (1) an einem von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen, fremderregten Drehstromgenerator (98), der einen Erregerkreis (96) und einen Läuferkreis (97) umfasst und die Load-Response-Funktion (1) zur Minimierung von Rückwirkungen des Drehstromgenerators (98) auf die Verbrennungskraftmaschine beim Zuschalten elektrischer Verbraucher innerhalb des Bordnetzes (108) eingesetzt wird, in welchem ein Energiespeicher (105) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pulsweiten-moduliertes Signal (91) eines Signalgenerators (90) und ein eingangsseitig (92) aufgegebenes Load-Response-Signal (93) zu einem resultierenden Signal (95) verknüpft werden, mit dem die Erregerwicklung (96) des Drehstromgenerators (98) im Rahmen der Load-Response-Funktion (1) angesteuert wird und somit eine Spannungs- bzw. Leistungsregelung des Drehstromgenerators (98) realisierbar ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ein Batteriemodell (101) mit Ladekennlinie (101) enthaltenden Steuergerät (104) die Sollspannung U_Soll (102) des Bordnetzes (108) bestimmt wird und aus einer sich ergebenden Spannungsdifferenz ΔU innerhalb einer Auswerteeinheit (3) die Bestimmung der Pulsweite eines Ansteuersignales (40.4) für die Load-Response-Funktion (1) erfolgt, welches an der G+-Klemme (109) dem Erregerkreis (96) des Drehstromgenerators (98) zugeführt wird.