Elektrische Anlage für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Bei elektrischen Anlagen für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, in denen ein Stromerzeuger, eine von diesem zu ladende Batterie und Stromverbraucher, z. B. Lam pen, Wischer, Winker, Fahrtrichtungsanzei ger usw., vorhanden sind, sind Spannungs regelungseinrichtungen üblich, mittels denen entweder die Spannung bis zu einem be stimmten totalen Verbraucherstrom konstant gehalten und von diesem bestimmten Strom an auf rasch abfallende Werte geregelt wird oder mittels denen die Spannungsregelung in der Weise erfolgt, dass in Abhängigkeit vom Strom die Spannung mit zunehmender Strom stärke langsam abnimmt.
Eine Spannungs- und Stromregelung, etwa in einer der genannten Arten, ist eines teils erforderlich, um die Stromverbraucher, insbesondere die Glühlampen vor zu hoher Spannung, den Stromerzeuger dagegen vor Überlastung zu schützen. Die Spannungsregelung hat zur Folge, dass die Batterie nur mit der mit Rücksicht auf die Verbraucher eingeregelten Spannung geladen werden kann, auch wenn die Batte rie allein ohne die Verbraucher, also etwa bei Tagfahrt, an den Stromerzeuger angeschlossen ist.
Das ist insofern nachteilig, als die Ruf ladung der Batterie langsam und nicht mit dem Strom vor sich geht, den der Strom erzeuger zu leisten imstande ist, .da von einem bestimmten Ladezustand an die-Lade- spannung der Batterie so stark ist, dass sie die Regelspannung bereits erreicht, bevor der Strom auf seine zulässige Höhe angewachsen ist.
Gemäss der Erfindung ist bei allein mit dem Stromerzeuger verbundener, nicht voll geladener Batterie nur die stromabhängige Regelung wirksam und setzt die spannungs abhängige Regelung erst bei voll geladener Batterie ein. Nur wenn die Batterie voll geladen ist, setzt die spannungsabhängige Regelung ein, die bewirkt, dass nunmehr die Spannung auf den für die Verbraucher oder für die volle Batterie geforderten Wert geregelt wird.
Ist die Batterie dagegen allein an den Stromerzeuger angeschlossen, so ist. die Span nungsregelung ganz ausser Wirkung gesetzt, und der Stromregler sorgt allein für die Be grenzung des Stromes auf seinen für Strom erzeuger oder Batterie höchstzulässigen Wert. Die Batterie wird dann mit einem entspre chend höheren, im Grenzfalle mit dem höchstzulässigen Strom des Erzeugers unab hängig von ihrem Ladezustand in der über haupt zulässigen kürzesten Zeit aufgeladen.
In der beigeordneten Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 eine elektrische Anlage eines Fahr zeuges mit Spannungs- und Stromregelung, Fig. 2 eine elektrische Anlage mit nach giebiger Spannungsregelung und Stromrege lung.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 be sitzt ein Stromerzeuger 1. in einer elektri schen Anlage eines Kraftfahrzeuges eine Ne benschlusswicklung 2, die in Reihe mit einem Widerstand 3 liegt. Ein Spannungsregler 4 weist eine Spannungsspule 5 und einen An ker 6 auf, der Kontakte 7, 8 betätigen kann. Ein Stromregler 9 besitzt eine Stromspule 10 und einen Anker 11, der Kontakte 12, 13 be tätigen kann. Die Kontakte 7, 8 und 12, 13 liegen in Reihe miteinander und schliessen im Ruhezustand den Widerstand 3 kurz. Aber einen schematisch dargestellten selbsttätigen Schalter 14 kann der Stromerzeuger 1 mit einer Batterie 15 und Stromverbrauchern. z. B. Glühlampen 16, verbunden werden.
Die Spannungsspule 5 des Spannungsreg lers 4 ist nicht unmittelbar an die Klemmen des Stromerzeugers 1 angeschlossen, sondern einerseits über Kontakte eines Handschalters 17, mit dem die Verbraucher 16 eingeschal tet werden können, anderseits über Kontakte 18, 19 eines Relais 20, das eine durch die Batteriespannung erregte Wicklung 31 auf- weist. Die Wicklung 21 ist so bemessen, dass sie erst. bei einer bestimmten Batteriespan nung, z. B. derjenigen, die die Batterie im voll aufgeladenen Zustande besitzt, den An ker 2 5 des Relais 20 anzieht, der dadurch die Kontakte 18, 19 schliesst.
Sind die Kontakte 18, 19 geschlossen, dann ist auch die Wicklung 5 des Span- nungsreglers 4 unter Spannung gesetzt, und dieser regelt die Spannung zunächst in be kannter Weise durch periodisches Kurz schliessen und Einschalten des Widerstandes 3 auf einen konstanten Wert. Erreicht der Strom des Erzeugers 1 einen bestimmten, z. B. seinen hiöclistzulässigen Wert, so regelt der Stromregler 9 auf rasch abfallende Span nung. Der gleiche Regelungsvorgang tritt ein, wenn der Schalter 17 für die Verbrau cher 1(i einge.sehaltet ist.
Bei voller Batterie 15 bezw. bei einge schalteten Verbrauchern 16 ist also der Span nungsregler 4 in Tätigkeit. Sind die Ver braucher 16 dagegen abgeschaltet und ist die Batterie 15 nicht voll aufgeladen, so wird die Wicklung 5 nicht erregt und die Span nungsregelung ist unwirksam. Nunmehr ist nur noch der Stromregler 9 in Tätigkeit, der den Strom auf seinen bestimmten Wert be grenzt. Mit diesem Strom wird die Batterie 15 nun unabhängig von ihrem Ladezustande aufgeladen. Dieser Strom kann ein Mehr faches sein von dein, der bei gleichzeitiger Tätigkeit des Spannungsreglers auftritt.
Da die Ladespannung der Batterie bei niedrigeren Temperaturen, insbesondere bei solchen unter Null Grad Celsius, höher liegt als bei höheren Temperaturen, so kann die Anordnung dementsprechend so getroffen werden, dass die Beeinflussung der Span nungsregelung durch das Relais 20 bei nied rigeren Aussentemperaturen erst bei höheren Spannungen erfolgt.
Die Einrichtung kann auch so getroffen werden, dass, solange die Batterie allein mit dem Stromerzeuger verbunden ist, auf eine höhere Spannung geregelt wird. Dies kann dadurch geschehen, dass auf dem Regler 4 eine weitere, die Spule 5 unterstützende Spannungsspule vorgesehen wird. Beide Spu len zusammen bewirken dann bei angeschal teten Verbrauchern die Regelung auf den für die Verbraucher bezw. die volle Batterie er forderlichen Wert, während bei allein ein geschalteter Batterie nur die eine Spule wirk sam ist, durch die die Spannung auf einen wesentlich höheren Wert geregelt werden kann. Diese Anordnung ist ähnlich derjeni gen des an Hand der Fig. 2 weiter unten be schriebenen Ausführungsbeispiels.
Statt einer zusätzlichen Spule kann auch ein in Reihe mit der Spannungsspule des Reglers 4 lie gender Widerstand verwendet werden, der bei allein eingeschalteter Batterie vorgeschal- tet wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht die Anordnung des Stromerzeu gers 30 derjenigen des Erzeugers 1 in Fig. 1. Die Nebenschlusswicklung 31 liegt mit einem Widerstand 32 in- Reihe, der durch Kontakte 34, 35 eines Reglers 33 zwecks Spannungsregelung in bekannter Weise periodisch kurzgeschlossen und eingeschaltet werden kann. Der Regler 33 weist zwei Spannungsspulen 36 und 37 und eine Strom spule 38 auf. Sämtliche Spulen wirken im gleichen Sinne magnetisierend. Ein Anker 39 betätigt die Kontakte 34, 35. Über einen selbsttätigen Schalter 40 sind eine Batterie 41 und Stromverbraucher 42 mit dem Er zeuger 30 verbunden.
Die Spule 36 ist unmittelbar an die Klem men des Erzeugers 30 angeschlossen, die Spule 37 dagegen einerseits über Kontakte eines Handschalters 43 für die Verbraucher 42, anderseits über einen Schalter 44. Dieser Schalter 44 ist im Verschlussstöpsel 45 der Batterie 41 untergebracht und wird in nicht dargestellter Weise durch ein Ventil betätigt, das seinerseits durch den Druck des bei der Ladung in der Batterie entwickelten Gases betätigt wird. Das Ventil ist so bemessen, dass die bei vollgeladener Batterie einsetzende Gasentwicklung erst für seine Betätigung genügt.
Der Regler 33 regelt auf sogenannte "nachgiebige" Spannung. Durch Wirkung der Stromspule 38 wird die Spannung des Erzeugers 30 mit zunehmendem Strom auf langsam abnehmende -Werte geregelt.
Ist der Schalter 43 für- die Verbraucher 42 oder der Gasdruckschalter 44 eingeschal tet, so sind beide Spannungsspulen 36 und 37 wirksam. Die Spannung wird dann auf den für die Verbraucher 42 oder für die volle Batterie 41 nötigen Wert geregelt. Sind die Verbraucher abgeschaltet bezw. ist die Batterie 41 nicht voll geladen und der Schal ter 44 demnach offen, so wirkt nur die Span nungsspule- 36 zusammen mit der Stromspule 38. Infolgedessen wird, bei entsprechender Bemessung der Spulen 36 und 37, nunmehr die Spannung auf einen wesentlich höheren Wert geregelt, so dass die Batterie 41 mit einem entsprechend grösseren Strom geladen wird.
Die neue Anordnung hat neben den bereits genannten Vorteilen der raschen Auf ladung der Batterie und der Möglichkeit der vollen Ausnützung des Stromerzeugers noch den weiteren Vorteil, dass die Spannungs regelung bei eingeschalteten Verbrauchern diesen genauer augepasst werden kann, als dies bisher mit Rücksicht auf die Ladung der Batterie möglich war.
Electrical systems for vehicles, in particular for motor vehicles. In electrical systems for vehicles, especially for motor vehicles, in which a power generator, a battery to be charged by this and power consumers, e.g. B. Lamps, wipers, indicators, direction indicators, etc., are available, voltage control devices are common, by means of which either the voltage is kept constant up to a certain total consumer current and is controlled from this particular current to rapidly falling values or by means of where the voltage is regulated in such a way that, depending on the current, the voltage slowly decreases with increasing current strength.
A voltage and current control, for example in one of the types mentioned, is partly necessary in order to protect the electricity consumers, in particular the incandescent lamps, from excessively high voltage, while the generator, on the other hand, is protected from overload. The voltage regulation has the consequence that the battery can only be charged with the voltage regulated with regard to the consumers, even if the battery is connected to the power generator alone without the consumers, e.g. during daytime driving.
This is disadvantageous insofar as the charging of the battery takes place slowly and not with the current that the power generator is able to provide, because from a certain state of charge to the charging voltage of the battery is so strong that it the control voltage is already reached before the current has grown to its permissible level.
According to the invention, when the battery is not fully charged and is connected to the power generator, only the current-dependent control is effective and the voltage-dependent control does not start until the battery is fully charged. Only when the battery is fully charged does the voltage-dependent regulation begin, which means that the voltage is now regulated to the value required for the consumer or for the full battery.
If, on the other hand, the battery is connected to the generator alone, then. the voltage regulation is completely ineffective, and the current regulator is solely responsible for limiting the current to its maximum permissible value for the generator or battery. The battery is then charged with a correspondingly higher, in borderline cases with the maximum permissible current of the generator, regardless of its state of charge, in the shortest permissible time.
In the accompanying drawing, two embodiments of the subject matter of the invention are shown, namely Fig. 1 shows an electrical system of a vehicle with voltage and current control, Fig. 2 shows an electrical system with after yielding voltage control and current control development.
In the embodiment of FIG. 1 be a power generator 1 sits in an electrical system of a motor vehicle, a shunt winding 2, which is in series with a resistor 3. A voltage regulator 4 has a voltage coil 5 and an armature 6, which contacts 7, 8 can operate. A current regulator 9 has a current coil 10 and an armature 11, the contacts 12, 13 can be made. The contacts 7, 8 and 12, 13 are in series with one another and short-circuit the resistor 3 in the idle state. However, a schematically illustrated automatic switch 14 can be used by the power generator 1 with a battery 15 and power consumers. z. B. incandescent lamps 16 are connected.
The voltage coil 5 of the voltage regulator 4 is not directly connected to the terminals of the power generator 1, but on the one hand via contacts of a manual switch 17 with which the consumer 16 can be switched on, on the other hand via contacts 18, 19 of a relay 20, which is one through the Battery voltage excited winding 31 has. The winding 21 is dimensioned so that it is only at a certain battery voltage, z. B. those who have the battery in the fully charged state, the ker 2 5 of the relay 20 attracts, which thereby the contacts 18, 19 closes.
If the contacts 18, 19 are closed, then the winding 5 of the voltage regulator 4 is also energized, and this regulates the voltage first in a known manner by periodically short-circuiting and switching on the resistor 3 to a constant value. If the current of the generator 1 reaches a certain, z. B. its hiöclistzulzulbaren value, the current regulator 9 regulates to rapidly decreasing voltage. The same control process occurs when the switch 17 for the consumer 1 (i eine.seh switched on.
With a full battery 15 respectively. with switched consumers 16 so the voltage regulator 4 is in action. If the consumer 16 is switched off, however, and the battery 15 is not fully charged, the winding 5 is not energized and the voltage control is ineffective. Now only the current regulator 9 is in action, which limits the current to its specific value. The battery 15 is now charged with this current regardless of its state of charge. This current can be a multiple of that which occurs when the voltage regulator is operating at the same time.
Since the charging voltage of the battery is higher at lower temperatures, especially at those below zero degrees Celsius, than at higher temperatures, the arrangement can accordingly be made so that the influence of the voltage control by the relay 20 at lower outside temperatures only at higher temperatures Tension occurs.
The device can also be made in such a way that, as long as the battery is connected to the power generator alone, it is regulated to a higher voltage. This can be done by providing a further voltage coil that supports coil 5 on controller 4. Both coils together then effect the regulation on the consumer BEZW for consumers switched on. the full battery er required value, while with a connected battery only one coil is effective, through which the voltage can be regulated to a significantly higher value. This arrangement is similar to those of the embodiment described below with reference to FIG. 2.
Instead of an additional coil, a resistor in series with the voltage coil of the regulator 4 can also be used, which is connected upstream when the battery is switched on.
In the embodiment of FIG. 2, the arrangement of Stromerzeu gers 30 corresponds to that of generator 1 in FIG. 1. The shunt winding 31 is in series with a resistor 32, which is periodically short-circuited in a known manner through contacts 34, 35 of a regulator 33 for voltage regulation and can be switched on. The regulator 33 has two voltage coils 36 and 37 and a current coil 38. All coils are magnetizing in the same way. An armature 39 actuates the contacts 34, 35. A battery 41 and power consumers 42 are connected to the generator 30 via an automatic switch 40.
The coil 36 is directly connected to the Klem men of the generator 30, the coil 37 on the one hand via contacts of a manual switch 43 for the consumer 42, on the other hand via a switch 44. This switch 44 is housed in the plug 45 of the battery 41 and is not in operated by a valve, which in turn is operated by the pressure of the gas developed in the battery during charging. The valve is dimensioned in such a way that the development of gas that begins when the battery is fully charged is sufficient for it to be actuated.
The regulator 33 regulates to what is known as "compliant" voltage. By the action of the current coil 38, the voltage of the generator 30 is regulated to slowly decreasing values as the current increases.
If the switch 43 for the consumer 42 or the gas pressure switch 44 is switched on, both voltage coils 36 and 37 are effective. The voltage is then regulated to the value required for the consumer 42 or for the full battery 41. Are the consumers switched off or If the battery 41 is not fully charged and the switch 44 is therefore open, only the voltage coil 36 acts together with the current coil 38. As a result, if the coils 36 and 37 are dimensioned accordingly, the voltage is now regulated to a significantly higher value so that the battery 41 is charged with a correspondingly larger current.
In addition to the already mentioned advantages of rapid charging of the battery and the possibility of fully utilizing the power generator, the new arrangement has the further advantage that the voltage control can be adjusted more precisely when consumers are switched on than was previously possible with regard to the charging of the Battery was possible.