DE1588467C - Ladeeinrichtung für eine Kraftfahrzeugbatterie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für eine Kraftfahrzeugbatterie mit einem Wechselstromgenerator und einem Gleichrichter, dessen Ausgang über einen Zündschalter an der Zündanlage angeschlossen und mit einer Reihenschaltung aus einem von der Ausgangsspannung des Generators schließbaren Schalter und einem Spannungsregler für den Generator verbunden ist, bei der der Spannungsregler bei geschlossenem Zündschalter über einen von dem Schalter kurzschließbaren Widerstand an der Batteriespannung liegt.

Die an eine Ladeeinrichtung zu stellenden Forderungen sind im wesentlichen: genaue Regelung der Batteriespannung, Betriebssicherheit des Reglers gegen unzulässig hohe Spannungen beim Ausschalten der Zündung und gegen zu hohe Batteriespannungen bei eingeschalteter Zündung und nicht laufendem Motor, Verhinderung des Nachlaufens des Motors nach öffnen des Zündschalters, minimaler Batteriestromverbrauch bei Ausfall des Generators, aber bei laufendem Motor, zuverlässige Anzeige über den Betrieb des Generators.

Bei einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art (Technische Rundschau, Bern, Nr. 28, 1963, S.. 21, Bild 18) wird der Spannungsregler über den Zündschalter und den damit in Reihe liegenden und als Kontrollampe ausgebildeten Widerstand mit Strom versorgt. Parallel' zu dem Schalter und der Kontrollampe liegt ein Parallelpfad, der in einer ersten Ausführung einen Gleichrichter und in einer zweiten Ausführung einen von der Generatorspannung schließbaren Schalter besitzt. Nachteilig ist bei diesen beiden Ausführungen, daß nach öffnen des Zündschalters die Zündanlage über die Kontrolllampe weiter mit Strom versorgt wird. Da die Zündanlage so ausgelegt ist, daß sie schon mit geringen Ausgangsspannungen arbeitet, kann der nach öffnen des Zündschalters über die Kontrollampe gelieferte Strom für eine weitere Zündung und damit für ein

ίο weiteres Laufen des Motors über einen gewissen Zeitraum ausreichen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Regler auch nach öffnen des Zündschalters an der Zündanlage angeschlossen ist. Aus diesem Grunde können beim öffnen des Zündschalters unzulässig hohe Spannungen aus der Zündanlage in den Eingang des Reglers gelangen und diesen beschädigen. Schließlich ist die Abtastung der Batteriespannung beim ersten Ausführungsbeispiel ungenau, weil zwischen dem Eingang des Reglers und der

so Batteriespannung die Kontrollampe und der sich im Laufe der Zeit ändernde Übergangswiderstand des Zündschalters liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladeeinrichtung für eine Kraftfahrzeugbatterie zu schaffen, bei der der Regler gegen Überspannungen aus der Zündanlage geschützt ist, bei der die Zündanlage nach dem öffnen des Zündschalters nicht mehr an Spannung liegt und bei der bei Ausfall des Generators bei laufendem Motor der Stromverbrauch aus der Batterie begrenzt ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Reihe mit dem Spannungsregler und dem Widerstand ein zweiter Schalter liegt, dessen Steuerkreis über den Zündschalter an der Batteriespannung liegt.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Spannungsregler geschützt vor zu hohen Spannungen, die sowohl aus der Zündanlage als auch aus der Batterie stammen können, da einerseits nach öffnen des Zündschalters der Stromkreis zwischen Zündanlage und Spannungsregler unterbrochen ist und andererseits bei geschlossenem Zündschalter und nicht laufendem Generator im Stromkreis von Spannungsregler und Batterie ein ausreichender Spannungsabfall an dem in Reihe zum Spannungsregler liegenden Widerstand entsteht. Bei geöffnetem Zündschalter wird überhaupt kein Strom verbraucht, weil durch den zweiten Schalter der Stromkreis unterbrachen ist. Bei Ausfall des Generators wird nur wenig Strom der Batterie entnommen, weil der in Reihe zum Spannungsregler liegende Widerstand diesen Strom begrenzt.· Das Kraftfahrzeug kann demnach auch bei ausgefallenem Generator noch verhältnismäßig lange laufen, wobei es die für die Zündung notwendige Energie der Batterie entnimmt.

Vorzugsweise ist der zweite Schalter und der Widerstand durch den ersten Schalter kurzschließbar. Dadurch wird ein eventuell an dem zweiten Schalter vorhandener Spannungsabfall bei der Abtastung ausgeschlossen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Widerstand eine Kontrollampe.

Vorteilhafter ist es aber, daß neben dem Widerstand eine Kontrollampe vorgesehen ist, in deren Stromkreis der erste Schalter derart liegt, daß die Kontrollampe bei geschlossenem Zündschalter nur dann mit Strom versorgt wird, wenn der Generator

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keine Ausgangsspannung liefert. Sollte bei dieser Die Erfindung ist für Spannungsregler verschie-

bevorzugten Ausführungsform die Kontrollampe aus- dener Bauarten verwendbar, von denen in F i g. 1

fallen, dann kann die Einrichtung trotzdem arbeiten, nur ein einziges Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

weil der Regler über den Widerstand mit Strom ver- Für die nachstehend beschriebenen Schaltungs-

sorgt wird. In der Zeichnung zeigt 5 anordnungen ist ohne weiteres ersichtlich, wie die

Fig. 1 ein Schaltungsschema, das eine bekannte verschiedenen Arten von Spannungsreglern ange-

Form eines Spannungsreglers zeigt, der bei der vor- schlossen werden müssen, damit sie auf die gleiche

liegenden Erfindung verwendet werden kann, und Weise arbeiten, wie die nachstehend beschriebene

Fig. 2 bis 4 zeigen schematische Schaltungen, Anordnung.

die drei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläu- io In Fig. 2 sind die Klemmen Λ, B direkt an die tern. positive Batterieklemme angeschlossen. Die Klem-In Fig. 1 enthält der gezeigte Spannungsregler meC ist an der positiven Batterieklemme über eine Klemmen A, B, C, die im Betrieb an einer positiven Erregerwicklung 31 eines Generators 24 angeschlos-Spannung anliegen und Klemmen D, E, F, die im sen. Die Klemmen D, E, F sind miteinander ver-Betrieb mit einer negativen Spannung verbunden 15 bunden und liegen in Reihe über einen Relaiskontakt sind. 43 und einen Widerstand an der negativen Batteriein Reihe zwischen den Klemmen A, D sind zwei klemme. Der Widerstand ist durch eine Kontroll-Widerstände 26, 27 als Spannungsteiler geschaltet. lampe 44 gebildet. Der Kontakt 43 und die Kontroll-Ein Punkt zwischen den Widerständen liegt über die lampe 44 sind mittels eines Schalters 45 überbrück-Kathoden-Anoden-Bahn einer Zenerdiode 28 an der 20 bar, der von dem Generator so steuerbar ist, daß er Basis eines n-p-n-Transistors 29. Der Emitter des nur dann geschlossen ist, wenn der Generator eine Transistors ist mit der Klemme E und der Kollektor Ausgangsspannung liefert. Der Kontakt 43 ist mitdieses Transistors ist mit der Klemme B über einen tels einer Relaisspule 46 betätigbar, die in Reihe mit Widerstand 30 verbunden. Der Kollektor des Tran- dem Zündschalter 23 an der Batterie liegt,
sistors 29 liegt außerdem an der Basis eines zweiten 25 Die Anordnung wirkt wie folgt: Bevor der Zündn-p-n-Transistors 11, dessen Emitter mit der schalter 23 geschlossen ist fließt kein Strom in irgend-Klemme F und dessen Kollektor mit der Klemme C einem Teil der Anordnung, da der Schalter 45 und verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 11 ist der Kontakt 43 geöffnet sind. Wenn die Spule 46 mit der Basis des Transistors 29 über einen Konden- nach dem Schließen des Zündschalters 23 erregt wird, sator 33 und einen Widerstand 34 in Reihe verbun- 30 schließt sie den Kontakt 43 und die Kontrollampe den. Im Betrieb ist die Klemme C normalerweise an leuchtet auf. Nun wird der Transistor 32 leitend und der positiven Spannung über die Feldwicklung eines Strom fließt durch die Widerstände 26,27 durch den Generators angeschlossen, der eine Batterie auflädt. Kontakt 43 und die Kontrollampe 44. Indessen, so-Wenn die Batteriespannung unterhalb eines vorbe- bald der Generator eine Ausgangsspannung erzeugt, stimmten Wertes ist, befindet sich die Zenerdiode 28 35 wird der Schalter 45 geschlossen, so daß die Widerim nichtleitenden Zustand. Dann fließt Strom durch stände direkt an die Batterie angeschlosesn sind und den Widerstand 30 in der Basis-Emitter-Bahn des der Erregerstrom nicht länger durch den Widerstand Transistors 11. Der Transistor 11 ist also leitend, so der Kontrollampe begrenzt ist. Durch das Schließen daß der volle Feldstrom fließen kann. Wenn indessen des Schalters 45 wird auch die Kontrollampe 44 kurzdie vorbestimmte Batteriespannung erreicht ist, zün- 40 geschlossen, die daher sofort erlischt,
det die Zenerdiode 28, so daß der Transistor 29 in In einem abgeänderten Ausführungsbeispiel sind den leitenden Zustand versetzt wird. Der Transistor die Relaisspule 46 und die Spule, die den Schalter 45 29 leitet nun den Basisstrom des Transistors 11 ab, steuert, Teile des gleichen Relais und die Schalter 43 der somit in den nichtleitenden Zustand versetzt und 45 arbeiten mit einem einzigen beweglichen Konwird. Durch die Wirksamkeit der Rückkopplungs- 45 takt, der drei Stellungen aufweist. Wenn nur die verbindung über den Kondensator 33 und den Wi- Spule 46 erregt wird, bewegt sich dieser Kontakt von derstand 34 oszilliert die Schaltung zwischen einem seiner »Aus«-Stellung in eine Stellung, in der er ersten Zustand, in dem der Transistor 29 leitend und einen Stromkreis über die Kontrollampe 44 schließt, der Transistor 11 nichtleitend ist und einem zweiten Wenn jedoch beide Spulen erregt sind, bewegt sich Zustand, in dem der Transistor 11 leitend und der 50 der Kontakt in eine zweite Stellung, in der er die Transistor 29 nichtleitend ist. Das Verhältnis der Kontrollampe 44 kurzschließt. Die Wirkungsweise ist Zeitdauer der Einschaltung der Transistoren wird die gleiche wie gemäß F i g. 2.

durch den Strom bestimmt, der durch die Zenerdiode In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 können 28 fließt, der seinerseits von der Batteriespannung der Kontakt 43 und die Spule 46 durch einen Tranbestimmt wird. Der mittlere Stromfluß in der Feld- 55 sistor ersetzt sein. Der Kontakt 43 entspricht dann der wicklung wird somit derart gesteuert, daß die Bat- Kollektor-Emitter-Bahn eines n-p-n-Transistors, desteriespannung im wesentlichen konstant gehalten sen Basis über einen Widerstand in Reihe mit dem wird. Zündschalter 23 mit der positiven Batterieklemme In der nachstehenden Beschreibung ist der Regler, verbunden ist. Wenn der Generator ein Wechselder in Fig. 1 gezeigt ist, mit dem Bezugsbuch- 60 stromgenerator ist, kann dabei der Kontakt45 durch stäben R bezeichnet. Ein Regler, der gleichartig eine oder mehrere Dioden ersetzt werden, die an den wirkt, kann durch Verwendung von Transistoren mit Phasen des Wechselstromgenerators liegen. Hierbei entgegengesetzter Polarität und Umkehrung der An- empfängt der Regler R zuerst seine Energiezufuhr Schlüsse der Zehnerdiode 28 sowie durch Anschluß der von der Batterie über die Kontrollampe. Wenn je-Klemmen D, E, F an die positive Spannung und der 65 doch der Generator eine Spannung erzeugt, erfolgt Klemmen A, B, C an die negative Spannung herge- die Stromzufuhr zum Regler R direkt vom Generator, stellt werden. Ein solcher Regler soll nachstehend Das Potential an der Verbindungsstelle des Reglers R als T?¹ bezeichnet werden. und der Kontrollampe 44 steigt auf einen solchen

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Wert an, daß die Kontrollampe kurzgeschlossen wird tor eine Ausgangsspannung erzeugt, wird die Verbin-

und so erlischt dung zum Regler R über den Schalter 56 hergestellt,

Bei den obigen Ausführungsbeispielen kann es und zur gleichen Zeit wird die Kontrollampe 55 abwünschenswert sein, einen Widerstand parallel zu der geschaltet.

Kontrollampe zu schalten, um sicherzustellen, daß 5 Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein

die Schaltung auch arbeitet, selbst wenn die Kontroll- Regler R¹ verwendet wird. Die Klemme C ist mit der

lampe versagt, damit der Stromkreis unterbrochen ist. negativen Batterieklemme über eine Erregerwicklung

In F i g· 3 sind die Verbindungen der Klemmen A, 31 verbunden und die Klemmen A und B sind mit

B, C die gleichen wie in Fig. 2. Die KlemmenD, der negativen Klemme der Batterie über die Kollek-

E, F sind miteinander verbunden und an die negative 10 tor-Emitter-Bahn eines n-p-n-Transistors 61 verbun-

Batterieklemme über einen Widerstand 51 in Reihe den. Die Basis des Transistors 61 ist an die Verbin-

mit der Kollektor-Emitter-Bahn eines n-p-n-Transi- dungsstelle von zwei Widerständen 62,63 angeschlos-

stors 52 angeschlossen. Die Basis des Transistors 52 sen, die in Reihe mit dem Zündschalter 23 parallel

ist mit der Verbindungsstelle von zwei Widerständen zu den Batterieklemmen geschaltet sind. Die- Klem-

53,54 verbunden, die in Reihe mit dem Zündschalter 15 men D, E, F sind miteinander verbunden und liegen

23 an der Batterie liegen. Die Schaltungsanordnung an der positiven Batterieklemme über drei parallele

enthält ferner einen vom Generator gesteuerten Strombahnen an, die eine Kontrollampe 64, einen

Schalter 56, der, wenn der Generator keine Aus- Widerstand 65 und einen von der Ausgangsspannung

gangsspannung liefert, einen Stromkreis zwischen den des Generators steuerbaren Schalter 66 enthalten.

Batterieklemmen über den Zündschalter 23 und eine 20 Der Widerstand 65 oder die Kontrollampe 64 können

Kontrollampe 55 schließt, der jedoch, wenn der Ge- auch fortgelassen werden.

nerator eine Ausgangsspannung liefert, den Wider- Im Betrieb befindet sich der Transistor 61 nur dann

stand 51 und die Kollektor-Emitter-Bahn des Tran- im leitenden Zustand, wenn der Zündschalter 23 ge-

sistors 52 kurzschließt. schlossen ist. Dann ist ein Stromkreis zum Regler R¹

Im Betrieb fließt kein Strom, wenn der Zünd- 25 und zu der Erregerwicklung 31 über die Kontrollschalter 23 offen ist, da der Transistor 52 gesperrt lampe 64 und den Widerstand 65 geschlossen, so daß ist. Beim Schließen des Zündschalters 23 wird der die Kontrollampe 64 aufleuchtet. Der Schalter 66 Transistor 52 leitend, so daß die Energiezufuhr zu wird geschlossen, wenn der Generator eine Ausgangsdem Regler R freigegeben wird. Zur gleichen Zeit spannung liefert, so daß die Kontrollampe kurzgeleuchtet die Kontrollampe 55 auf. Wenn der Genera- 3° schlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ladeeinrichtung für eine Kraftfahrzeugbatterie mit einem Wechselstromgenerator und einem Gleichrichter, dessen Ausgang über einen Zündschalter an der Zündanlage angeschlossen und mit einer Reihenschaltung aus einem von der Ausgangsspannung des Generators schließbaren Schalter und einem Spannungsregler verbunden ist, bei der der Spannungsregler bei geschlossenem Zündschalter über einen von dem Schalter kurzschließbaren Widerstand an der Batteriespannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß. in Reihe mit dem Spannungsregler (R, R') und dem Widerstand (44, 51, 65) ein zweiter Schalter (43, 52, 61) liegt, dessen Steuerkreis (46, 53, 54, 62, 63) über den Zündschalter (23) an der Batteriespannung liegt.

2. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter (43, 52) durch den ersten Schalter (45, 56) kurzschließbar ist.

3. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (44) eine Kontrollampe ist.

4. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Widerstand (51, 65) eine Kontrollampe (55, 64) vorgesehen ist, in deren Stromkreis der erste Schalter (56, 66) derart Hegt, daß die Kontrollampe (55, 64) bei geschlossenem Zündschalter (23) nur dann mit Strom versorgt wird, wenn der Generator (24) keine Ausgangsspannung liefert.