mit Multifunktionsregler MFR

Der Drehstromgenerator hat während des Betriebes des Kraftfahrzeugs die Aufgabe

·        die elektrischen Verbraucher mit Energie zu versorgen und

·        die Starterbatterie zu laden

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.

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. 

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

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.

Gegenüber herkömmlichen Generatorreglern bieten Multifunktionsregler zusätzliche Funktionen an:

(Bild Multifunktionsregler)

Load-response-Diagramm:

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.

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:

• Anhebung der Leerlaufdrehzahl

• Leistungsreduzierung durch Abschalten weniger wichtiger Verbraucher

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.

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.

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 

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Quellen: BOSCH-Berufsschulinfos, VW-Service Training

Johannes Wiesinger

26.08.2010