DE1904045A1

DE1904045A1 - Schaltungsanlage zum Aufladen einer Kraftfahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE1904045A1
Application number: DE19691904045
Authority: DE
Inventors: Hill William Frank
Original assignee: Joseph Lucas Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1968-01-29
Filing date: 1969-01-28
Publication date: 1969-09-04
Also published as: FR2000920A1; JPS53115014A; GB1239766A; ES363283A1; DE1904045B2; DE1904045C3; JPS5017658B1

Description

Joseph Lucas (Industries) Ltd. 27. Jan. 1969

Great King Street, 23 038 Ma/He

Birmingham / England

Schaltungsanlage zum Aufladen einer Kraftfahrzeugbatterie

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanlage.zum Aufladen einer Kraftfahrzeugbatterie.·

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine sicher wirkende und preiswerte Schaltung einer Kontrollampe für die Überwachung der Aufladung einer Batterie zu schaffen.

Nach dem ersten Gesichtspunkt ist die Schaltung zum Aufladen einer Kraftfahrzeugbatterie mit einem einphasigen permanentmagnetischen Wechselstromgenerator, dessen Ausgangsspannung mittels eines Spannungsreglers durch zeitweises Unterbrechen der Stromzufuhr entsprechend dem Spannungszustand der Batterie gesteuert wird und mit einem Stromkreis zu einer Kontrollampe zur Anzeige, daß der Wechselstromgenerator Energie an die Batterie liefert, gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Kontrollampe ein Transistor geschaltet ist und daß an der Basis des Transistors eine Verzögerungsschaltung liegt, die einen Kondensator enthält, der während der normalen Unterbrechungen der Stromzufuhr vom Wechselstromgenerator zur Batterie entladen wird und den Transistor im nichtleitenden Zustande aufrechterhält. ·

Nach einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist die Schaltungsanlage dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung in Gestalt eines Kondensators an dem Stromkreis zur Kontrollampe angeschlossen ist, der mittels Impulsen der wellenförmigen Spannung des Wechselstromgenerators auf eine Spannung aufladbar ist, die höher als die Normalspannung ist und die in den Perioden zwischen

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den Impulsen der wellenförmigen Spannung auf die genannte Normalspannung entladbar ist, daß ferner in Reihe mit der Kontrollampe ein Transistor geschaltet ist, der mittels einer Schaltung einschaltbar ist und daß an der Basis des Transistors eine Einrichtung angeschlossen ist, die durch das Aufladen und Entladen des Kondensators betätigbar ist und die den Transistor während des normalen Betriebes, im nichtleitenden Zustande aufrechterhält.

Bei der Schaltung gemäß der Erfindung hat der Kondensator eine doppelte Funktion und zwar dient er erstens dazu, die normalen Unterbrechungen der Stromzufuhr bei der Aufladung der Batterie, die aufgrund der vom Generator erzeugten wellenförmigen Spannung entstehen, zu kompensieren und hat zweitens die Punktion, die Unterbrechungen bei der Aufladung der Batterie, die infolge der kurzzeitigen Abschaltung des Generators durch den Spannungsregler entstehen, zu überbrücken, so daß die Kontrollampe während des normalen Betriebes stets sicher in dem nichtleitenden Zustand aufrechterhalten bleibt.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Schaltungsschema gezeigt, das ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Die in der Zeichnung gezeigte Schaltungsanlage enthält eine Batterie 11, die mittels eines einphasigen permanentmagnetischen Wechselstromgenerators 12 über einen damit verbundenen Gleichrichter aufgeladen wird. Die Batterie liefert über einen Zündschalter IJ Energie an zwei Versorgungsleitungen 14, 15, zwischen denen ein Spannungsregler 16 zum Steuern der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 12 geschaltet ist. Für diesen Zweck enthält der Gleichrichter, der In Verbindung mit dem Wechselstromgenerator 12 steht, zwei Dioden und zwei Thyristoren. Der Spannungsregler 16 liefert den Steuerstrom zu den Thyristoren, die in dem leitenden Zustand gehalten werden, vorausgesetzt, daß die Spannung der Batterie 11 sich unterhalb einer vorbestimmten Höhe befindet. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung vom Wechselstromgenerator 12 zur Batterie 11 besitzt eine starke Wellenform und der Spannungsregler unterbricht den Ausgang des WeöIiCi©Istromgenerators für

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eine Anzahl von Perioden, die von der Spannung an der Batterie 11 abhängig sind.

Zwischen den Leitungen 14, 15 ist ein Stromkreis für eine Kontrolllampe 51 geschaltet, der zwei Widerstände 17, 18 enthält, die zwischen der Leitung 14 und der Basis eines n-p-n-Transistors 19 liegen. Der Widerstand 17 ist von einem Kondensator 21 überbrückt. Der Emitter des Transistors 19 liegt an der Leitung.15 und dessen Kollektor ist über einen Widerstand 22 mit der Leitung 14 verbunden und ist außerdem über eine Diode 23 und einen Kondensator 24 an die Leitung 15 angeschlossen. Die Verbindung zwischen der Diode 25 und dem Kondensator 24 ist über den Widerstand 25 mit der Basis eines n-p-n-Transistors 26 verbunden, dessen Emitter an { der Leitung 15 liegt und dessen Kollektor an die Leitung 14 über ^ einen Widerstand 27 angeschlossen ist. Eine weitere Verbindung von dem Kollektor des Transistors 26 wird über einen Widerstand 28 zu der Basis eines n-p-n-Transistors 29 hergestellt, dessen Emitter mit der Leitung 15 verbunden ist und dessen Kollektor an die Leitung 14 über eine Kontrollampe J>\ angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 29 ist ferner über eine Zenerdiode 33 an einen veränderbaren Punkt eines Widerstandes 32 angeschlossen, der zwischen den Leitungen 14 und 15 liegt.

Wenn der Zündschalter 13 geschlossen ist, wird der Kondensator 21 annähernd auf die Spannung der Batterie aufgeladen und ein Strom, der durch die Widerstände 17, 18 fließt, schaltet den Transistor f 19 ein. Der Transistor 19 leitet genügend Strom, um sicherzustellen, daß der Transistor 26 im nichtleitenden Zustand verbleibt, so daß der Strom, der durch den Widerstand 27 und den Widerstand 28 fließt,.den Transistor 29 einschaltet, wobei die Kontrollampe 31 aufleuchtet. Die Zenerdiode spielt bei dieser Phase der Betätigung keine Rolle.

Wenn indessen der Wechselstromgenerator Strom liefert, erzeugt er im wesentlichen eine wellenförmige Spannung an den Leitungen 14, 15, da er ein einphasiger Generator ist. Diese wellenförmige Spannung kann als eine Reihe von Impulsen angesehen werden, die eine

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Spannung besitzen, die größer als die Batteriespannung ist und die voneinander durch kurze Intervalle getrennt sind. In der Zeit dieser Intervalle befindet sich die Spannung zwischen den Leitungen 14, 15 auf der Höhe der Batteriespannung. Es ist hierbei wesentlich, festzustellen, daß diese Intervalle nicht mit den Zeitabschnitten verwechselt werden dürfen, die entstehen, wenn der Spannungsregler den Ausgang aus dem Wechselstromgenerator unterbricht.

Wenn die wellenförmige Spannung zuerst zwischen den Leitungen 14, 15 erscheint, erhöht der erste Impuls die Spannung des Kondensators 21 auf beinahe die Spitzenspannung, indem die gleichgerichtete Diode an der Basis-Emitter-Verbindung des Transistors I9 wirkt. Während der Intervalle zwischen den aufeinanderfolgenden Spitzen ist der Spannungsabfall der Kondensatorspannung, der sich von dem Entladen des Kondensators über den Widerstand 17 ergibt, ungenügend, um den Transistor 19 in den leitenden Zustand zu versetzen, jedoch während der wellenförmigen Spannungsperiode wird die erhöhte Spannung an dem Kondensator 21 wieder hergestellt, so daß sich der Transistor zu diesem Zeitpunkt im leitenden Zustande befindet. Auf diese Weise verbleibt der Transistor I9 im leitenden Zustand bei Jeder Spitze eines jeden wellenförmigen Impulses und wird für den Rest der wellenförmigen Periode durch Erhöhung der Spannung am Kondensator 21 abgeschaltet gehalten. Während der Transistor 19 sich in dem nichtleitenden Zustande befindet, fließt Strom durch den Widerstand 22 und die Diode 23 ladet den Kondensator 24 auf, wobei Strom der Basis des Transistors 26 zugeführt wird. Während den Perioden des Leitens des Transistors 19 entlädt sich der Kondensator 24 zur Basis des Transistors 26. Auf diese Weise, solange eine wellenförmige Spannung zwischen den Leitungen 14, 15 besteht, arbeitet die Schaltung derart, daß ein Basisstrom dem Transistor 26 dauernd zugeführt wird, der in dem leitenden Zustand verbleibt und den Basisstrom von dem Transistor 29 ableitet, so daß die Kontrollampe j51 nicht leuchtet.

Es soll nunmehr die Wirkung des Spannungsreglers in Betracht gezogen werden, der, wenn die Spannung zwischen den Leitungen 14, 15

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eine.vorbestimmte Höhe überschreitet, die Stromzufuhr von dem Wechselstromgenerator 12 zur Batterie 11 unterbricht. Die wellenförmige Spannung verschwindet nunmehr an den Leitungen 14, 15 für eine gewisse Zeitspanne, die' langer als die Intervalle zwischen den Impulsen ist, wenn die wellenförmige Spannung vorhanden ist. Während dieser Zeitperiode entlädt sich der Kondensator 21 über den Widerstand 17 und die Schaltungswerte sind hierbei so bemessen, daß die Zeit, die für die Entladung des Kondensators 21 benötigt wird, zumindest so lang ist wie die längste Zeit, für die der Spannungsregler die Stromzufuhr vom Wechselstromgenerator zur Batterie unterbricht. Auf diese Weise wird während der Unterbrechung der wellenförmigen Stromzufuhr der Transistor 19 abgeschaltet gehalten, der Transistor 26 bleibt eingeschaltet und die Kontrolllampe 31 verbleibt im nichtbeleuchteten Zustand. Wenn indessen " die wellenförmige Spannung für eine wesentliche Zeitdauer nicht vorhanden ist, beispielsweise, falls die Brennkraftmaschine abgestellt wird, dann hat der Kondensator 21 Zeit, um sich zu entladen, der Transistor 19 wird erneut in den leitenden Zustand versetzt und der Transistor 26 wird abgeschaltet, sobald sich der Kondensator 24 entladen hat, so daß der Transistor 29 eingeschaltet wird und die Kontrollampe Jl aufleuchtet. Die Zenerdiode 23 und der Widerstand 32 sind vorgesehen, um eine zusätzliche Anzeige zu ermöglichen für den Fall, daß die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 14, 15, beispielsweise infolge eines Fehlers, über eine vorbestimmte Höhe ansteigt. Unter diesen Umständen wird ( die Zenerdiode 33 gezündet und schaltet den Transistor 29 ein, so daß die Kontrollampe 31 aufleuchtet, unabhängig davon was sich an anderer Stelle in der Schaltung ereignet.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, übt der Kondensator 21 zwei vollständig getrennte Funktionen aus, obwohl in dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel diese Funktionen sehr ähnlicher Weise durchgeführt werden. Die erste Funktion besteht darin, die wellenförmige Spannung zum Steuern eines Kontrollampe 31 zu verwenden, so daß die Kontrollampe 31 abgeschaltet bleibt, wenn die wellenförmige Spannung vorliegt. Die zweite Funktion besteht darin, eine Zeitverzögerung vorzusehen, wenn der Spannungs-

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regler die Stromversorgung vom Wechselstromgenerator zur Batterie unterbricht, so daß die Kontrollampe infolge der Betätigung des Spannungsreglers weder"flackert noch glimmt. Diese Funktionen sind von der Tatsache abhängig, daß ein einphasiger Wechselstromgenerator verwendet wird und daß dieser Wechselstromgenerator ein permenentmagnetischer Generator ist. Falls der Wechselstromgenerator nicht ein einphasiger Generator ist, dann ist es nicht erforderlich, die Amplitude der wellenförmigen Spannung im Vergleich mit derjenigen der ungewollten Spannungsstörungen zu verwenden, um den Kondensator 21 in der oben angegebenen Weise zu betätigen. Falls der Wechselstromgenerator ein Generator ist, bei dem die

§k Feldwicklung gesteuert wird, dann ist die Größe der Wellenform bei niedrigen Ausgangsströmen ungenügend, um die Schaltung zu betäti-

™ gen. Es kann festgestellt werden, daß bei der Schaltung, der Kondensator 21 eine wesentlich geringere Zeitkonstante haben kann, so daß nur die Funktion der Steuerung der Kontrollampe vorliegen würde, ohne ein Flackern zu verhindern, wenn der Regler arbeitet. In diesem Fall kann eine gewisse andere Schaltung zusätzlich zu derjenigen verwendet werden, bei der der Kondensator 21 das Flackern verhindert.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel tastet der Spannungsregler 16 die Spannung der Batterie 11 über den Zündschalter I^ ab. Indessen ist es in manchen Fällen vorteilhaft, daß der Spannungs- ψ)· regler die Ausgangsspannung der Batterie direkt abtastet und für . diesen Zweck ist der Spannungsregler direkt an der Batterie geschaltet, wodurch eine geringe Energie dauernd verbraucht wird.

In einigen Schaltungen wird es· vorgezogen, den Kondensator an die Batterie anstatt an die Leitung lA aus den gleichen Gründen anzuschließen. Wenn direkte Verbindungen auf diese feeise hergestellt werden, wird ein Kondensator vorzugsweise zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors 29 geschaltet, um eine ungewollte Gleichrichtung von Übergangsspannungen höherer Frequenz auf die Batterieleitung zu verhindern.

Patentansprüche; - 7 -

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Claims

1. Schaltungsanlage zum Aufladen einer Kraftfahrzeugbatterie mit einem einphasigen permanentmagnetischen Wechselstromgenerator, dessen Ausgangsspannung mittels eines Spannungsreglers durch zeitweises Unterbrechen der Stromzufuhr entsprechend dem Spannungszustand der Batterie gesteuert wird und mit einem Stromkreis zu einer Kontrollampe zur Anzeige, daß der Wechselstromgenerator Energie an die Batterie liefert, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Kontrollampe (Jl) ein Transistor (29) geschaltet ist und daß an der Basis des Transistors (29) eine Verzögerungsschaltung liegt, die einen Kondensator (21) enthält, der während den normalen Unterbrechungen der Stromzufuhr vom Wechselstromgenerator (12) zur Batterie (ll) entladen wird und den Transistor (29) im nichtleitenden Zustande aufrechterhält.

2. Schaltungsanlage zum Aufladen einer Kraftfahrzeugbatterie mit einem einphasigen permänentmagnetischen Wechselstromgenerator, dessen Ausgangsspannung mittels eines Spannungsreglers durch zeitweises Unterbrechen der Stromzufuhr entsprechend dem Spannungszustand der Batterie gesteuert wird und mit einer Kontrollampe zur Anzeige, daß der Wechselstromgenerator Energie an die Batterie liefert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung in Gestalt eines Kondensators (21) an dem Stromkreis, zur Kontrollampe (Jl) angeschlossen ist, der mittels Impulsen der wellenförmigen Spannung des Wechselstromgenerators (12) auf eine Spannung aufladbar ist, die höher als die Normalspannung ist und die in den Perioden zwischen den Impulsen der wellenförmigen Spannung auf die genannte Normalspannung entladbar ist, daß ferner in Reihe mit der Kontrollampe (31) ein Transistor (29) geschaltet ist, der mittels einer Schaltung einschaltbar ist und daß an der Basis des Transistors (29) eine Einrichtung angeschlossen ist, die durch das Aufladen und Entladen des Kondensators (21) betätigbar ist und die den Transistor (29) während des normalen Betriebes im nichtleitenden Zustande aufrechterhält.

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Schaltungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (21) derart bemessen ist, daß er auch während der normalen Unterbrechung der Energiezufuhr vom Generator (12) zur Batterie (11) durch den Spannungsregler (16) den Transistor (24) nichtleitend und somit die Kontrollampe (j51) im nichtleuchtenden Zustande aufrechterhält.

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