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die eine zur Batterie parallelgeschaltete Widerstandskette aufweist, von der ein Teil mit dem Eingang des Feldreglers für den Generator verbunden ist ; die vorstehende Stromversorgungseinrichtung ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zu einem der andern Teile der Widerstandskette die Schaltstrecke einer allein in Abhängigkeit vom Batterieladestrom steuerbaren Schalttransistorstufe parallelgeschaltet ist.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass als Schalttransistorstufe ein Transistor vorgesehen ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke an einen Teilwiderstand der Widerstandskette angeschlossen ist und dessen Basis über einen Widerstand oder eine Diode, insbesondere eine Zener-Diode, an die Verbindungsstelle zwischen der Batterie und einem Vorwiderstand angeschlossen ist, der lediglich den der Batterie zugeleiteten Ladestrom führt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei je einer Schalttransistorstufe angehörende Transistoren vorgesehen sind, die mit ihren Kollektor-EmitterStrecken an unterschiedlich grosse Teilwiderstände der Widerstandskette angeschlossen sind und deren Basen an die Verbindungsstelle zwischen der Batterie und einem lediglich den Batterieladestrom fahrenden Vorwiderstand angeschaltet sind, wobei die Basis des an den grösseren Teilwiderstand angeschlossenen Transistors über eine Diode, vorzugsweise eine Zener-Diode, an die Verbindungsstelle zwischen Batterie und Vorwiderstand angeschlossen ist.
Die Erfindung soll nun an Hand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigen : Fig. 1 ein Schaltbild, welches eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, Fig. 2 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und Fig. 3 eine mit der Ausführungsform gemäss Fig. 2 erzielbare Batterielade-Kennlinie.
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bekannter Transistorregler ausgeführt, kann jedoch auch ein Transduktorregler oder ein anderer Regler sein, für welchen eine Spannung von einem Teil der Widerstandskette abgegriffen werden kann.
Ein p-n-p-Transistor-14-ist mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zu einem Widerstand --11-- der vorhin erwähnten Kette parallelgeschaltet. Ein Anschluss ist von der Verbindungsstelle zwischen Widerstand --6-- und Batterie --2-- über einen Schutzwiderstand-15-zur Basis des Transistors --14-- geführt.
Die Regelung geht hiebei folgendermassen vor sich : Ein Ansteigen des über den Widerstand - fliessenden Ladestromes bewirkt, dass die Basis des Transistors --14-- im Verhältnis zu seinem Emitter, welcher ebenfalls an den positiven Zweig des Gleichrichterausganges angeschlossen ist, fortschreitend negativer wird. Der Transistor --14-- wird zwischen Emitter und Kollektor besser leitend und neigt folglich dazu, die Wirksamkeit des in der Kette--8 bis 11--befindlichen Widerstandes--11--zu verringern.
Die Verringerung des am Widerstand --11-- auftretenden Spannungsabfalles bewirkt eine Herabsetzung der Regelspannung des Reglers-4b-, da die Kette - 8 bis 11-auf Grund des Betriebsverhaltens des Reglers danach strebt, dass ein konstanter Strom durch sie fliesst. Der Widerstand --15-- verhindert, dass der Basisstrom einen solchen Wert erreicht, dass er den Transistor gefährden könnte. Der Widerstand --6-- soll so dimensioniert sein, dass der an ihm während des Entladens der Batterie auftretende Spannungsabfall im Vergleich zur Betriebsspannung der Batterie unbedeutend ist.
Beim Entladen der Batterie --2-- wird die Basis des Transistors --14-- im Verhältnis zum Emitter positiv und der Transistor wird nichtleitend. Der Widerstand --11-- wird in der Kette-8
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bis 11-voll wirksam und der Wechselstromerzeuger wird auf volle Spannung geregelt.
Der Verlauf des Abfalles der resultierenden Kennlinie hängt vom Verhältnis des Widerstandswertes des Widerstandes --11-- zu jenem der ganzen Kette-8 bis 11-ab. Der Wert des Vorwiderstandes-6-ist so gewählt, dass der Transistor --14-- bis zur vollen Wechselstromerzeugerleistung so weit wie möglich innerhalb seines linearen Arbeitsbereiches gehalten wird. Der Transistor weicht jedoch etwas vom linearen Bereich ab, wenn die Basis zuerst negativ zu werden beginnt ; dieser Vorgang spiegelt sich in der erzielten Regelung wieder.
Dabei ist es nicht notwendig, sich der andern Grenze der Linearität, d. h. jener mit hohem Basisstrom aus dem Transistor, zu nähern.
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des in die Batterie fliessenden Ladestromes, wird die Basis des n-p-n-Transistors fortschreitend positiver und folglich wird der Transistor fortschreitend besser leitend.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung, welche im wesentlichen jener in Fig. 1 gleicht, wobei jedoch Vorkehrungen zur Begrenzung der Stromaufnahme beim Ladevorgang getroffen sind, u. zw. z. B., wie normalerweise erforderlich, auf einen ungefähr einem Drittel der Batteriekapazität in Amperestunden entsprechenden Amperewert (c/3).
Bei der Anordnung der Fig. 2 ist ein zusätzlicher Transistor-16vorgesehen, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zur ganzen Widerstandskette --8 bis 11-- mit
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--8-- parallelgeschaltet11-- kurzschliessen. Die Basis des Transistors --16-- ist mit der zwischen Widerstand --6-- und Batterie --2-- gelegenen Verbindungsstelle über einer Zener-Diode-17-verbunden. Die Einrichtung arbeitet folgendermassen : übersteigt der Spannungsabfall am Widerstand --6-- die Zener-Spannung der Diode-17-, so fängt der Transistor --16-- an, leitend zu werden und erhöht seine Leitfähigkeit in dem Ausmass, wie der durch den Widerstand fliessende Strom ansteigt.
Folglich schliesst der Transistor--16--einen beträchtlichen Teil der Widerstände--9 bis 11-in der Kette--8 bis 11--in steigendem Masse kurz und verringert dadurch die vom Wechselstromerzeuger--l--abgegebene Spannung auf einen Wert, der unterhalb jenem Wert liegt, bei welchem die Batterie für gewöhnlich geladen wird. Dieses Betriebsverhalten des Transistors - bringt jedoch infolge des, zur Erzeugung einer Spannung für die Reglereinheit-4b- notwendigerweise immer vorhandenen, Restwiderstandes des Widerstandes --8-- keine Reduzierung des Ausganges des Wechselstromerzeugers auf Nullspannung mit sich. Dennoch kann die Stromaufnahme beim Laden auf einen ausgewählten niedrigen Wert, z.
B. c/3 bei verhältnismässig niedriger Spannung, verringert werden.
Die allgemeine Form einer mit der in Fig. 2 dargestellten Anordnung erzielbaren Kennlinie ist aus Fig. 3 ersichtlich, in der-V-die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit-4a und I-der Batterieladestrom ist. Bei-vl-ist die, durch das im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Betriebsverhalten des Transistors --14-- verursachte, Kennlinienneigung ersichtlich. Bei --v2-- ist
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Transistors leicht so weit verringert werden, dass jede beliebige Batterie, die nicht aussergewöhnlich fehlerhaft ist, an der Aufnahme eines Stromes über dem vorausbestimmten Wert, z. B. c/3, gehindert wird. Bei Normalbetrieb wird die Spannung nur so weit reduziert, dass der Ladestrom ungefähr auf c/3 gehalten wird, vorausgesetzt, dass die Anlage in diesem Bereich arbeitet.
Wie bereits angedeutet, kann
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bewirken, was zu einem Pendeln des gesamten Schaltkreises führen kann. Weiters muss selbst bei einer Zener-Dioden-Zündspannung von 3, 3 V, dem gegenwärtig in der Praxis niedrigsten üblichen Wert, der Widerstand --6-- bei grösster normalerweise erforderlicher Stromaufnahme, z. B. c/3, in der Lage sein,
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einen Spannungsabfall von 3, 3 V zu verursachen. Dies kann einen grossen Widerstand und einen beträchtlichen Leistungsverlust mit sich bringen. Ausserdem kann dadurch der Widerstand--6-- selbst eine bedeutsame Ursache des Spannungsabfalles für den Batterieladestromkreis bilden.
Zur Beseitigung dieser Umstände kann die Zener-Diode-17--, wie bei --18-- angedeutet, durch eine gewöhnliche Diode ersetzt und die nichtlineare Stromspannungs-Charakteristik der Diode--18--in Durchlassrichtung ausgenützt werden. Bei niedriger Durchlassspannung lässt die Diode-18-nur einen sehr kleinen Strom durch, bei Spannungserhöhung tritt ein nichtlinearer Stromanstieg bis zu einem vorbestimmten Wert, von z. B. 0, 5 V, je nach Art der Diode ein, worauf bei weiterer Spannungserhöhung der Strom sehr rasch ansteigt. Selbst in diesem Falle tritte ein nichtlinearer Abfall in der Batterieladekennlinie auf, der aber bis zu einem gewissen Grad durch Verminderung des durch das Betriebsverhalten des Transistors --14-- gegebenen Einflusses ausgeglichen werden kann.
In manchen Anwendungsfällen könnte sogar auf den Transistor --14-- verzichtet werden.
Einfache, wie etwa die oben beschriebenen Transistorschaltungen können durch komplizierte Halbleiterschaltungen auch durch solche mit rascher Impulsfolge, ersetzt werden.
Bei keiner der oben beschriebenen Anordnungen braucht ein herkömmlicher "Lampenwiderstand" vorgesehen werden.
Wird eine Batterie in an sich bekannter Weise über zwei oder mehrere parallelgeschaltete Stromerzeuger aufgeladen, so kann eine Verbindung mit den Basen der Transistoren hergestellt werden, die für jede der zugehörigen Regeleinrichtungen in ähnlicher Weise gestaltet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stromversorgungseinrichtung, insbesondere für Fahrzeuge, bei der zu einem an einen Generator angeschlossenen Verbraucher eine Batterie parallel geschaltet ist und bei der für die Batterie eine Regeleinrichtung mit abfallender Stromspannungskennlinie vorgesehen ist, die eine zur Batterie parallelgeschaltete Widerstandskette aufweist, von der ein Teil mit dem Eingang des Feldreglers für den
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Teile (11 bzw. 9 bis 11) der Widerstandskette (8 bis 11) die Schaltstrecke einer allein in Abhängigkeit vom Batterieladestrom steuerbaren Schalttransistorstufe (14 bzw. 16) parallelgeschaltet ist.
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