DE1438052B2

DE1438052B2 - Elektrische anlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1438052B2
Application number: DE19621438052
Authority: DE
Inventors: Franklin C Franklin Park 111. Brewster (V.StA.)
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1961-06-27
Filing date: 1962-06-21
Publication date: 1971-11-18
Also published as: DE1438052A1; JPS395812B1; US3138751A; SE324003B; GB949140A

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage für parallel geschaltet ist und daß bei einer die Selbst-Kraftfahrzeuge mit einer von einer geregelten Dreh- erregung bei kleinen Drehzahlen nicht gewährleistenstromlichtmaschine mit nachgeschalteten Gleich- den Remanenz des Erregerfeldes der durch die richtern über eine bei Erreichen der Ladespannung Parallelschaltung fließende Strom eine die Selbstden Ladestromkreis schließenden Rückstromsperre 5 erregung einleitende Fremderregung bewirkt, indem aufgeladenen Batterie, ferner mit einer einen Zünd- der unter Verwendung eines Transistor-Spannungskontakt, eine Ladekontrollampe und einen Regler reglers anfängliche Fremderregerstrom über einen einschließenden Reihenschaltung, die einen Strom- Leistungstransistor dieses Reglers fließt, dessen eine kreis zwischen Batterie und Lichtmaschinenerreger- Eingangsklemme an dem Verbindungspunkt zwifeldwicklung bildet und bei der der Zündkontakt io sehen der Lichtmaschine und einer als Rückstrom- und die Ladekontrollampe außerdem in einem sperre dienenden Halbleiterdiode und zusätzlich an Parallelzweig zu dem die Rückstromsperre ent- der Parallelschaltung liegt.

haltenden Stromzweig des Ladestromkreises liegen Durch diese erfindungsgemäß Schaltung, insbe- und bei der weiterhin die dem Regler zugeführte Ist- sondere durch die die Selbsterregung einleitende Spannung lichtmaschinenseitig an der Rückstrom- 15 Fremderregung mit Hilfe des durch die Parallelsperre abgegriffen ist (britische Patentschrift 796 087). schaltung von Ladekontrollampe und Widerstand

Bei dieser bekannten Schaltung fließt nach Ein- fließenden Stromes, ist eine Lichtmaschine geschaffen

schalten des Zündkontaktes ein Strom von der worden, die eine zuverlässige Spannungsregelung

Batterie über den Zündkontakt, die Ladekontroll- auch bei höchsten Drehzahlen und größten Be-

lampe, eine Stromspule und einen Ruhekontakt des 20 lastungsschwankungen ermöglicht. Dabei wird die

Stromrelais des Reglers und einen Ruhekontakt des zur Selbsterregung notwendige Fremderregung ohne

Spannungsrelais des Reglers über die Erregerfeld- zusätzlichen Schaltungsaufwand bewirkt. Die Par-

wicklung der Lichtmaschine an Masse. Dieser Strom allelschaltung von Ladekontrollampe und Widerstand

durch die Ladekontrollampe hat bei der bekannten dient der sicheren Funktion der erfindungsgemäßen

Schaltung lediglich die Funktion, durch Aufleuchten 25 Schaltung, da der zur Ladekontrolle vorgesehene

der Lampe anzuzeigen, daß die Ausgangsspannung Strompfad auch für die die Selbsterregung einleitende

der Lichtmaschine noch unterhalb der Batterie- Fremderregung benutzt wird.

spannung liegt. Erreicht die Lichtmaschinenspannung Die erfindungsgemäß auch bei höchsten Drehmit zunehmender Selbsterregung einen vorbestimm- zahlen mögliche Spannungsregelung erlaubt in vorten, der Batteriespannung entsprechenden Wert, 30 teilhafter Weise den Einsatz eines Transistordann zieht ein Laderelais an und überbrückt die Spannungsreglers, der bekanntermaßen gegen Über-Ladekontrollampe, so daß diese erlischt. Die Licht- spannungen recht störanfällig ist. Diese Übermaschine lädt dann über das Laderelais die Batterie. spannungen bei höchsten Drehzahlen treten aber bei

Auf eine Fremderregung mit Hilfe eines anfäng- der erfindungsgemäßen Schaltung nicht auf. Die als liehen Stromes durch die Erregerfeldwicklung ist 35 Rückstromsperre verwendete Halbleiterdiode hat im diese bekannte Schaltung nicht abgestellt, so daß praktischen Strombereich einen relativ konstanten ohne eine bestimmte Mindestremanenz des Erreger- Widerstand, der durch äußere Einflüsse im Unterfeldes die Selbsterregung bei kleinen Drehzahlen schied zu mechanischen Relais kaum beeinflußt wird, nicht gewährleistet ist. so daß sich Belastungsschwankungen durch den

Wenn die Ausgangsspannung einer Lichtmaschine 40 lichtmaschinenseitigen Abgriff der Ist-Spannung nicht

im gesamten Drehzahlbereich des Kraftfahrzeuges auf die Regelung einer konstanten Ausgangsspannung

durch Regelung möglichst konstant gehalten werden auswirken.

soll, darf die Remanenz des Erregerfeldes nicht zu Es ist an sich bekannt (deutsche Patentschrift

groß sein, da sonst bei hohen Drehzahlen infolge der 155 972), den der Ladekontrolle dienenden Strom

Remanenz allein eine zu große Ausgangsspannung 45 zur Fremderregung zu verwenden. In der bekannten

induziert wird, auch wenn der Erregerstrom völlig Schaltung ist ein elektrolytisches Ventil als Rück-

herabgeregelt oder abgeschaltet ist. Verwendet man Stromsperre und parallel zu diesem ein Widerstand

eine Lichtmaschine mit einer so geringen Remanenz, vorgesehen, welcher als Glühlampe ausgebildet sein

daß ihre Ausgangsspannung auch bei hoher Drehzahl kann. Bei Inbetriebnahme der bekannten Maschine

genügend klein bleibt, dann ergeben sich jedoch 50 fließt zunächst ein Fremderregerstrom über den

Schwierigkeiten für die Selbsterregung beim Anlauf Widerstand bzw. die Glühlampe. Wird die Ma-

bzw. bei kleinen Drehzahlen der Lichtmaschine, schinenspannung durch Selbsterregung größer als die

weil dann die Remanenz zu gering ist, um eine Batteriespannung, so erlischt die Lampe, und die

Selbsterregung auszulösen. Batterie wird von der Maschine über das nunmehr

Bei der bekannten Schaltung werden ferner 55 leitende elektrolytische Ventil, welches den Widermechanische Relais verwendet, die relativ störungs- stand bzw. die Glühlampe kurzschließt, geladen, anfällig sind und somit die Regelung der Ausgangs- Allerdings ist in dieser bekannten Schaltung keine spannung nicht immer zuverlässig gewährleisten. Regelung der Ausgangsspannung vorgesehen, so daß

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei die bei größerer Remanenz auftretenden Regeleiner Drehstromlichtmaschine für die elektrische An- 60 Schwierigkeiten nicht vorhanden sind,
lage eines Kraftfahrzeuges die Ausgangsspannung im Es ist außerdem an sich bekannt (französische gesamten Drehzahl- und Belastungsbereich möglichst Patentschrift 1193 182), den Fremderregerstrom über konstant zu halten unter Vermeidung von mecha- einen Leistungstransistor eines Transistor-Spannungsnischen Relais und den damit verbundenen Schalt- reglers fließen zu lassen. Dieser Strom aus der vorgängen in induktiven Kreisen und mit möglichst 65 Batterie muß bei der bekannten Schaltung jedoch wenig Schaltungsaufwand. eine derartige Erregung erzeugen, daß die Ma-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- schinenausgangsspannung ohne zusätzliche Selbst-

löst, daß der Ladekontrollampe ein Widerstand erregung den Soll-Wert erreicht. Dies ist bei

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schwächer werdender Batterie nicht mehr gewähr- maschine 10. Auch bei einem Kontaktfehler oder

leistet. Darüber hinaus ist bei dieser bekannten einem Fadenbruch der Kontrollampe 90 fließt durch

Schaltung keine Ladekontrolle vorgesehen. den Widerstand 92 noch genügend Strom, so daß

Es ist ferner an sich bekannt (deutsche Auslege- eine ausreichende, die Selbsterregung einleitende

schrift 1108 304), bei einer Drehstromlichtmaschine 5 Fremderregung der Lichtmaschine beim Anlaufen

einen Transistor-Spannungsregler und eine als Rück- sichergestellt ist. Übersteigt bei einer bestimmten

Stromsperre dienende Halbleiterdiode vorzusehen. Drehzahl die von der Lichtmaschine abgegebene

Eine Fremderregung ist nicht vorgesehen, so daß Spannung die Spannung der Batterie 40, so wird die

wegen der zur Selbsterregung bei kleineren Dreh- Diode 30 leitend und schließt die Kontrollampe 90

zahlen erforderlichen Remanenz dann bei großen io mit dem Widerstand 92 und den Zündschalter 48

Drehzahlen die beschriebenen Regelschwierigkeiten kurz, so daß der Ladestrom für die Batterie prak-

auftreten. Darüber hinaus zeigt diese bekannte tisch ausschließlich über die Diode 30 fließt und die

Schaltung keine Ladekontrollampe. Ladekontrollampe 90 erlischt. Durch diese Schaltung

Es ist außerdem an sich bekannt (französische wird auch der Zündschalter 48 geschont, da der Patentschrift 1 322 172), eine Kontrollampe und 15 Batterieladestrom nicht über ihn fließt,
einen Widerstand parallel zu schalten. Diese be- Da die Reglereingangsklemme 61 mit dem Punkt kannte Parallelschaltung ist in dem sekundärseitigen 27, dem lichtmaschinenseitigen Ende der Diode 30, Niederspannungszweig eines Transformators vorge- verbunden ist, so daß die Eingangsspannung für den sehen, der der Ladung eines Akkumulators dient. Regler vor der Diode 30 abgezweigt wird, wird der Die Parallelschaltung wird vor der Gleichrichter- 20 Regler 60 so eingestellt, daß der Spannungsabfall anlage vom Ladungsstrom durchflossen. Die Lampe von 0,8 bis 1,2 Volt an der Diode 30 in der Ausleuchtet erst bei einem bestimmten Ladungsstrom gangsspannung der Lichtmaschine berücksichtigt j> auf. Die bekannte Parallelschaltung übt also eine wird, d. h., daß also die Spannung am Punkt 27 etwa andere Funktion aus als die Parallelschaltung der 1 Volt höher ist als die gewünschte Ladespannung. Erfindung. 25 Würde man die Reglereingangsspannung von der

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von in Klemme 32, also erst hinter der Diode 30, ableiten,

den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen so könnte auch bei abgeschalteter Zündung von der

erläutert. Es zeigt Batterie 40 ein Strom durch den Regler 60 in die

Fig. 1 die Schaltung einer elektrischen Kraft- Erregerfeldwicklung35 fließen; würde man, um dies

fahrzeuganlage nach der Erfindung und 30 zu vermeiden, andererseits die Reglereingangsklemme

F i g. 2 eine abgewandelte Schaltung. 61 an das linke Ende des Zündschalters 48 an-

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform der Er- schließen, so würde der zeitlich nicht konstante

findung veranschaulicht eine Drehstromlichtmaschine Übergangswiderstand der Schaltkontakte des Zünd-

10 mit im Dreieck geschalteten Phasenwicklungen schalters 48 in den Regelkreis eingehen, so daß der

12,14,16, die jedoch auch im Stern geschaltet sein 35 Regler je nach dem Zustand der Schaltkontakte

können, und mit einer Erregerfeldwicklung 35. Die Spannungsabfall an der Diode 30 ändert sich da-

Phasenwicklungen sind über Gleichrichter 18,19, 21, gegen zeitlich nicht, so daß er als feste Konstante

22, 24 und 25 an den Verbindungspunkt 27 bzw. an durch eine einmalige Justierung des Reglers berück-

Massepotential geschaltet, während die Erreger- sichtigt werden kann. Außerdem steht am Punkt 27

feldwicklung 35 über Schleifkontakte an der Klemme 40 eine höhere Spannung zur Verfügung als an der

37 bzw. an Masse liegt. Zwischen den Verbindungs- Klemme 32, so daß ein höherer Erregerstrom für die

punkt 27 und die Lichtmaschinen-Ausgangsklemme Erregerfeldwicklung 35 zur Verfügung stehen kann,

32 ist eine Halbleiterdiode 30 geschaltet, welche wenn die Lichtmaschine beim Anschluß vieler Ver-

_y einen Ladestromfluß von der Lichtmaschine 10 zur braucher oder bei starker Entladung der Batterie

Batterie 40 ermöglicht, wenn die Lichtmaschinen- 45 stark beansprucht wird und eine maximale Leistung

spannung größer als die Batteriespannung ist. abgeben soll.

Über Schalter 43 bzw. 45 lassen sich als Wider- Die an der Klemme 61 liegende Eingangsspannung stände dargestellte Stromverbraucher 42 bzw. 44 an des Reglers 60 wird auf einen Spannungsteiler aus die Batterie 40 anschalten. Ferner ist mit diesem den Widerständen 73, 74, 75 und 76 gegeben, wobei Batteriepol ein Zündschalter 48 verbunden, mit Hilfe 5° zu dem Widerstand 76 — wie durch die französische dessen die Batteriespannung an das Zündsystem 50 Patentschrift 1193 182 bekannt — ein temperatur- und die Ladekontrollampe 90, zu der ein Widerstand abhängiger Widerstand 82 parallel geschaltet ist. 92 parallel geschaltet ist, geschaltet wird. Das andere Dieser Widerstand verändert das Spannungsteiler-Ende dieser Parallelschaltung 90, 92 liegt an dem verhältnis derart, daß bei niedriger Außentemperatur Verbindungspunkt 27, dem lichtmaschinenseitigen 55 die von der Lichtmaschine abgegebene Ladespannung Ende der Diode 30. An diesem Punkt liegt ferner für die Batterie 40 höher ist, so daß die Batterie bei die Eingangsklemme 61 des Transistorreglers 60. kaltem Wetter stärker aufgeladen wird. Die Potential-Von der Ausgangsklemme 62 des Reglers 60 wird änderungen am Verbindungspunkt der Widerstände der Erregerstrom über die Lichtmaschinenklemme 37 74 und 75 werden mit Hilfe einer Zenerdiode 80 auf an die Erregerfeldwicklung 35 geliefert. 60 die Basis eines Transistors 70 übertragen; von dieser

Solange die von der Lichtmaschine am Punkt 27 Basis führt ein Widerstand 78 auf die mit der Einabgegebene Spannung einen bestimmten Wert nicht gangsklemme 61 verbundene Leitung. Der Kollektor überschreitet, leitet der Leistungstransistor 65 des des Transistors 70 ist unmittelbar mit der Basis des Reglers 60. Beim Einschalten des Zündschalters 48 Leistungstransistors 65 und über einen Widerstand fließt dann ein Anfangserregerstrom aus der Batterie 65 72 mit dem Massepunkt 63 verbunden. Der Kollektor 40 durch die Ladekontrollampe 90 und den Wider- des Transistors 65 liegt an der Ausgangsklemme 62 stand 92, den Emitterwiderstand 66 und den Tran- des Reglers, welche zur Erregerfeldwicklung 35 der sistor 65 in die Erregerfeldwicklung 35 der Licht- Lichtmaschine führt.

Sobald die Spannung am Verbindungspunkt 27, also die an der Eingangsklemme 61 des Reglers 60 liegende Spannung, einen vorbestimmten Wert überschreitet, beginnt die Zenerdiode 80 und damit auch der Transistor 70 zu leiten, so daß der Spannungsabfall an seinem Kollektorwiderstand 72 die Basisvorspannung für den Transistor 65 herabsetzt. Damit erhöht sich der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke dieses Transistors, so daß der Strom für die Erregerfeldwicklung 35 herabgesetzt wird und die von der Lichtmaschine abgegebene Spannung sich vermindert. Sinkt die Ausgangsspannung der Lichtmaschine zu stark ab, so sperrt die Diode 80 wieder und unterbricht damit auch den Stromfluß durch den Transistor 70, so daß der Transistor 65 wieder einen stärkeren Erregerstrom fließen läßt. Im Betrieb stellt sich auf diese Weise ein Gleichgewichtszustand ein.

Während der relativ geringe Anfangserregerstrom, welcher zur Selbsterregung wegen der nur geringen Erregerremanenz erforderlich ist, über den Zündschalter 48 fließt, wird der für den normalen Betrieb erforderliche, wesentlich stärkere Erregerstrom bereits vom Punkt 27 abgenommen und muß somit nicht durch den Zündschalter 48 fließen, der daher sehr wenig beansprucht ist.

In F i g. 2 ist eine etwas abgewandelte Schaltung dargestellt. Die Lichtmaschine 10 b ist nicht unmittelbar mit Masse verbunden. Die als Rückstromsperre dienende Diode 30 liegt an der negativen Klemme 95 der Lichtmaschine. Die Gleichrichterdioden 18, 21 und 24 führen von den drei Phasenwicklungen zur positiven Klemme 93, während die Gleichrichter 19, 22 und 25 von den Phasenwicklungen zum Verbindungspunkt 94 geführt sind, an den auch die Diode 30 mit ihrem der Batterie 40 abgewandten Ende angeschlossen ist.

Der Punkt 94 ist ferner mit der Eingangsklemme 96 des Reglers 60 α verbunden, von der die Ladekontrollampe 90 mit dem ihr parallelgeschalteten Widerstand 92 zum Zündschalter 48 und zur Zündspule 102 des Zündsystems 101 führt, das andererseits mit dem positiven Pol der Batterie 40 verbunden ist, während die andere Seite des Zündschalters 48 mit dem negativen Pol der Batterie, mit Masse und häufig nachjustiert werden müßte. Der Durchlaßmit der Lichtmaschinenklemme 95 verbunden ist.

Die Schaltung des Reglers 60 α unterscheidet sich etwas von dem Regler 60 in F i g. 1, da an der Eingangsklemme 96 des Reglers eine negative Spannung liegt. Der Regler 60 α wird ebenfalls so eingestellt, daß die von der Lichtmaschine abgegebene Spannung gleich der Summe der Batteriespannung und des Spannungsabfalls an der Diode 30 ist.

Beim Schließen des Zündschalters 48 fließt ein Anfangserregerstrom von der Batterie 40 durch die Parallelschaltung der Ladekontrollampe 90 mit dem Widerstand 92, die Erregerfeldwicklung 35 und den Leistungstransistor 99 zurück zur Batterie 40. Hierbei leuchtet die Ladekontrollampe 90 auf. Sobald die von der Lichtmaschine 10 b abgegebene Spannung so groß ist, daß die Diode 30 leitet, bildet diese Diode einen Kurzschluß für die Lampe 90, so daß sie erlischt und die Batterie unmittelbar über die Diode aus der Lichtmaschine geladen wird.

Die Schaltung nach F i g. 2 kann in einer elektrischen Anlage Verwendung finden, die einen Zündstromkreis 101 benutzt mit einer Magnetwicklung 102, die von der Batterie 40 über den Schalter 48 unter Strom gesetzt wird. Die Magnetwicklung 102 veranschaulicht einen Teil eines vollständigen Magneten, der benutzt werden kann, um den Zündkerzen des Zündsystems 101 eine Hochspannung zuzuführen. Anlagen dieser Art werden zuweilen bei Flugzeugen verwendet.

Die Erfindung ist nur in der Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs zu sehen.

Claims

Patentanspruch:

Elektrische Anlage für Kraftfahrzeuge mit einer von einer geregelten Drehstromlichtmaschine mit nachgeschalteten Gleichrichtern über eine bei Erreichen der Ladespannung den Ladestromkreis schließenden Rückstromsperre aufgeladenen Batterie, ferner mit einer einen Zündkontakt, eine Ladekontrollampe und einen Regler einschließenden Reihenschaltung, die einen Stromkreis zwischen Batterie und Lichtmaschinenerregerfeldwicklung bildet und bei der der Zündkontakt und die Ladekontrollampe außerdem in einem Parallelzweig zu dem die Rückstromsperre enthaltenden Stromzweig des Ladestromkreises liegen und bei der weiterhin die dem Regler zugeführte Ist-Spannung lichtmaschinenseitig an der Rückstromsperre abgegriffen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekontrolllampe (90) ein Widerstand (92) parallel geschaltet ist und daß bei einer die Selbsterregung bei kleinen Drehzahlen nicht gewährleistenden Remanenz des Erregerfeldes der durch die Parallelschaltung (90, 92) fließende Strom eine die Selbsterregung einleitende Fremderregung bewirkt, indem der unter Verwendung eines Transistor-Spannungsreglers (60; 60a) anfängliche Fremderregerstrom über einen Leistungstransistor (65; 99) dieses Reglers (60; 60 a) fließt, dessen eine Eingangsklemme (61; 96) an dem Verbindungspunkt (27; 94) zwischen der Lichtmaschine (10; 10 b) und einer als Rückstromsperre dienenden Halbleiterdiode (30) und zusätzlich an der Parallelschaltung (90, 92) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen