mit
Multifunktionsregler MFR
Lernfeld 5
Der
Drehstromgenerator hat während des Betriebes des Kraftfahrzeugs die Aufgabe
die elektrischen Verbraucher mit
Energie zu versorgen und
die Starterbatterie zu laden
Leistungsbedarf Pkw
Der elektrische Leistungsbedarf eines
Pkw liegt heute zwischen 400 und 1600 W, teilweise schon bei 2000 W. Dies liegt
an den steigenden Anforderungen an die Sicherheits- und Komfortfunktionen.
Außerdem muss auch bereits an künftige, komplexe Systeme, wie beispielsweise
elektromotorische Ventilbetätigung, E-Lenkung oder E- Bremsen gedacht
werden. Um den gerecht zu werden, sind besonders effiziente Generatoren und
Regler mit der Möglichkeit zum Batterie- und Verbrauchermanagement
erforderlich. Gleichzeitig dürfen diese Generatoren aber nicht größer,
schwerer oder lauter werden.
alle Bilder BOSCH -
Generator der Baureihe Li-E von BOSCH und seine Hauptbaugruppen; 1 = Antriebslagerschild, 2 = Läufer mit
Erregerwicklung, 3 = Ständer mit 3 Ständerwicklungen, 4 = hinteres Lagerschild
mit Diodenplatte, 5 = Multifunktionsregler |
Die modernen
Compact-Generatoren für die elektrische Versorgung von Pkws sind mit äußerst
variablen Multifunktionsreglern ausgestattet. Diese ermöglichen eine
Vielzahl von nutzbringenden Funktionen beim Betrieb des Generators.
Eine davon ist das so
genannte Batterie-Sensing, bei dem die
Ladespannung zwischen Generator und
Autobatterie
optimiert wird. Diese ist ebenso wichtig für einen einwandfreien
Startvorgang, wie die ebenfalls durch den Regler gelenkte
Ruhestromabschaltung für die Reduzierung des Batterieverbrauches auf
Minimalwert beim Ausschalten des Fahrzeugs eine entscheidende Rolle spielt.
Die heutigen
Fahrzeugbatterien erzielen insgesamt durch die Multifunktionsregler eine
wesentlich bessere Leistungsbilanz.
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Merkmale neuer
Generatoren
Die neuen Drehstromgeneratoren der Baureihen
Li-E und Li-X zeichnen sich durch
-
hohe Stromabgabe bereits bei Leerlauf (Li
-
E: 95 A),
-
mehr Leistung (bis zu 25%; Li
-
X: 3,8 kW)
-
größeren Wirkungsgrad (bis zu 74%)
-
bei gleicher bzw. geringerer Größe,
-
weniger Kraftstoffverbrauch (0,1 bis 0,5
l/100 km) und
-
geringerem Laufgeräusch
aus.
Das E bei Li-E steht für Effizienz. Entscheidend ist, dass der Generator
bereits bei einer Motordrehzahl von 2000 1/min bis zu 180 A abgeben kann.
Die neuen Generatoren besitzen keine
herkömmlichen Leistungsdioden, sondern
Leistungszenerdioden.
Diese schützen in Verbindung mit dem
Multifunktionsspannungsregler
das Bordnetz vor energiereichen Überspannungen.
Übrigens, um 0,1 l Kraftstoff auf 100 km
weniger zu verbrauchen müsste man ein Mittelklasseauto um 50 kg leichter
bauen.
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Die neuen Generatoren-Baureihe
LI-X von Bosch sind seit 2004 im Einsatz.
Sie weisen eine besonders hohe Dichte
der Kupferdrähte in der Ständerwicklung auf.
Dadurch steigt wesentlich die elektrische
Leistung, gleichzeitig wurde der Generator nochmals kompakter.
Bild eines Bosch Compact-Generators im Schnitt |
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Multifunktionsregler
In der Serienausrüstung von Pkw und Nkw hat
der Monolithregler (1 Chip-Regler) heute den Hybridregler
weitgehend ersetzt. Diese Monolithregler werden mit einer Vielzahl von neuen
Funktionen eingesetzt. Diese Multifunktionsregler (MFR)
werden heute in allen neuen Compact-Generatoren von Bosch angebaut.
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Multifunktionsregler |
1. Steckergehäuse für
Kabelbaumstecker
2. Kühlkörper
3. Bohrungen für
Reglerbefestigung am Generator; dient auch als Regler Masseverbindung
4. Integrierter
Kohlebürstenhalter
5. Anschluss an Generator B+,
zum Abgriff von Reglerspannung und für Erregerstrom
6. Kohlebürsten
7. Reglerbaustein
8. Anschluss für
Generatorphase V; zur Erkennung "Generator dreht"
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Gegenüber herkömmlichen Generatorreglern
bieten Multifunktionsregler zusätzliche Funktionen an:
(Bild Multifunktionsregler)
Beschreibung der
wichtigsten Funktionen des Multifunktionsreglers
| Batterie-Sensing |
Bei Batterie-Sensing erfolgt die
Spannungsregelung über die Anschlussklemme "S", die vorzugsweise
direkt an Batterie "+" angeschlossen wird. Zwischen Generator B+ und
Batterie "+" existiert grundsätzlich eine Spannungsdifferenz. Durch
die Spannungserfassung direkt an der Batterie wird die Ladespannung der Batterie
optimiert.
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| Gesteuerte Vorerregung |
Der Vorerregerstrom wird vom Regler gesteuert
und sichert so eine optimale Erregung des Generators. Nach Einschalten des
Fahrschalters taktet die Reglerendstufe. Das Tastverhältnis wird so gewählt,
dass die jeweils minimal mögliche Angehdrehzahl des Generators sichergestellt
ist. Bei Pkw erhält der Regler die Information "Fahrschalter Ein"
über den Anschluss "L", bei Nkw über den Anschluss "15".
In beiden Fällen bleibt das Anzeigeelement bis zum Ende der Vorerregung aktiv. |
| Ruhestromabschaltung |
Im Betriebszustand "Fahrschalter
AUS" wird die Stromaufnahme des Reglers auf seinen Minimalwert reduziert.
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| Filterung störender
Eingangssignale |
Alle elektrischen Verbindungen des Reglers
werden über das Leistungs-IC geführt. Es filtert Störungen aus und bereitet
Signale auf, wenn dies erforderlich ist. |
| Erkennung "Generator
dreht" |
Durch Auswertung der Phasenspannung wird ab
einem bestimmten Spannungspegel erkannt, dass sich der Generator dreht. Bei
Abfall des Steckers und somit fehlender Vorerregung, wird durch Notanlauf die
Erregung des Generators sichergestellt. |
| Notregelung |
Bei Unterbrechung der Batterie-Sense-Leitung
erfolgt die Regelung automatisch über B+ des Generators.
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| Übertemperaturschutz |
Zum Schutz des Reglers vor thermischer
Zerstörung wird die Temperatur auf dem IC gemessen. Bei Überschreitung einer
Obergrenze wird die Regelspannung abgesenkt. |
| Load-response Funktionen |
Es werden zwei Load-response-Funktionen
unterschieden. Beide steuern die Lastzuschaltung der elektrischen Verbraucher.
Beim Startvorgang und während des Fahrbetriebes. Diese Funktionen kommen nur
bei Multifunktionsreglern für den Pkw-Bereich zur Anwendung. |
Load-response-Diagramm:
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Load-response Start (LRS)
Diese Funktion verhindert,
dass der Generator während und unmittelbar nach dem Start Strom abgibt.
Somit wird der Startvorgang nicht durch das bremsende Moment des
Generators erschwert oder verlängert. |
Load-response Fahrt (LRF)
Diese Funktion bewirkt, dass
positive elektrische Laständerungen, mit einem damit verbundenen steilen
Drehmomentanstieg des Generators, nicht direkt an den Antriebsmotor
weitergeleitet werden. Die Leistungsabgabe des Generators wird daher über
eine Rampenfunktion kontinuierlich gesteigert. Man spricht hier auch von
einer "weichen Lastzuschaltung". |
Beschreibung von 3 wichtigen Anschlussklemmen:
Anschluss
L (blaues Kabel)
-
Der
Anschluss "L" steuert je nach Betriebszustand des Generators und
des Bordnetzes die Anzeige
-
Elemente bei gefundenen Fehlern über die Lampenendstufe
-
oder
die Zuschaltung von Verbrauchern (load response)
über die Relaisendstufe während des
fehlerfreien Generatorbetriebes.
Je
nach Betriebsart fließen über den Anschluss "L" Ströme in den
Regler hinein oder heraus.
Fehlererkennung
Während
des gesamten Generatorbetriebs werden vom Regler ständig Signale ausgewertet
und mögliche Fehler erkannt. Bei einem erkannten Fehler wird die Lampen
-
und die Relaisendstufe durch einen entsprechenden Steuerblock angesteuert.
Erkannt
werden folgende Fehler
Generatorfehler:
-
Keilriemenbruch
-
Unterbrechung im Erregerkreis
-
Kurzschluss oder Masseschluss der Erregerwicklung
-
Reglerfehler:
Endstufe unterbrochen oder kurzgeschlossen, Freilaufkreis unterbrochen
-
Bordnetzfehler:
Überspannung im Bordnetz, Unterbrechung der Senseleitung, Unterbrechung
der Ladeleitung "B+" Generator / "B+" Batterie
Lampen
-
und Relaisendstufe
Die
Ansteuerung erfolgt durch einen entsprechenden Steuerblock. Die beiden Endstufen
sind gegenseitig verriegelt und gegen Überlastung und Kurzschluss geschützt.
-
Die Lampenendstufe ist aktiv, wenn der Generator vorerregt ist oder ein
Fehler
erkannt wird.
-
Die Ansteuerung der Verbraucher erfolgt über die Relaisendstufe. Diese ist
aktiv,
wenn im Betrieb die Lampenendstufe inaktiv ist.
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Zustand
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Pegel
Klemme L
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Ladekontrolle
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Zündung
(Kl. 15) aus
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low
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aus
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Zündung
an, Motor steht
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low
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ein
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Zündung
an, Motor läuft
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high
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aus
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Erregungsunterbrechung
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low
|
ein
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Überspannung
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low
|
ein
|
|
Keilriemenbruch
|
low
|
ein
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Low =
0, 5 V – 1,5 V
High
= 8,0 V – 14 V
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Anschluss
DFM (rot/schwarzes
Kabel)
Der
Anschluss "DFM" (DF
-
Monitor) gibt ein DFM
-
Signal aus, das den Auslastungsgrad des Generators
wiedergibt. Diese Funktion ermöglicht eine deutliche Verbesserung der
Ladebilanz. Dabei wird der aktuelle Auslastungszustand des Generators erfasst
und geeignete Maßnahmen eingeleitet, wie beispielsweise:
Das
DFM
-
Signal spiegelt das Tastverhältnis des Erregerstromes. Die Impulsweite
ist abhängig vom Arbeitspunkt des Generators (Belastung, Drehzahl und
Temperatur). Der Anschluss "DFM" liefert ein Abbild des Signalverlaufs
von "DF". Der Anschluss ist gegen Überlastung und Kurzschluss geschützt.
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DFM-Signal
Überprüfung durch ein Oszilloskop bei
angeschlossenem Empfangsgerät. Zu Beginn der Startphase (Zündung ein, Drehzahl
= 0) setzt die getaktete Vorerregung ein, das Tastverhältnis beträgt in dieser
Phase ca. 10 – 30%. |
Anschluss
S (Sense)
Über
den Anschluss "S" wird die Spannung direkt an "B+" der
Batterie als Istwert gemessen. Mögliche Spannungsdifferenzen zwischen Generator
"B+" und Batterie "+" werden somit vermieden und die
Ladespannung der Starterbatterie optimiert.
Abhängig
vom Reglertyp erfolgt bei einer Unterbrechung der Sense
-
Leitung eine Fehleranzeige. Bei Unterbrechung
der Batterie
-
Sense
-
Leitung erfolgt die Regelung automatisch über
B+ des Generators.
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Schaltplan des Generators |
Ich
habe auch einen Beitrag zum modernen Generator im Technikprofi,
dem Extraheft von auto, motor und sport
veröffentlicht.
Diesen
können Sie hier lesen.
Ein toller Link zum wassergekühlten Generator und seine Technik
finden Sie auf:
http://mitglied.lycos.de/Autoelektrik/Edh.htm
 
Anzeige
Quellen: BOSCH-Berufsschulinfos,
VW-Service Training
 
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