DE1933656A1

DE1933656A1 - Spannungskonstanthaltevorrichtung fuer Fahrzeug-Ladegeneratoren

Info

Publication number: DE1933656A1
Application number: DE19691933656
Authority: DE
Inventors: Kazusuke Kuroda; Hitoshi Minorikawa; Keigo Naoi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-07-02
Publication date: 1970-01-15
Also published as: DE1933656C3; US3852653A; DE1933656B2; GB1255729A

Description

PatemanwaH»

pL-!ng. R. Beetz li. 8l-14.724p 2.7.1969

Dipl.-In«. Lamprecht

Mßndien 22, Stelnsderistr. 10

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Spannungakonstanthaitevorrichtung für Fahrzeug-Ladegeneratoren

Die Erfindung bezieht sich atrf eine Spannungskonstanthaitevqrrichtung für Faferzeug-Ladegeneratoreno

Ein in Kraftfahrzeugen benutzter Ladegenerator ist im allgemeinen direkt mit der Kurbelwelle einer Haschine gekuppelt oder dadurch über einen Verbindangsrlernen ang©trieben^ und ©ine Batterie 1st normalerweise in einer von der Maschin® entfernten Stellring angeordnet, um den Raum innerhalb d#ss Maschinenraums wirksam auszunutzen oder andere Umstände xxx berücksichtigen. Beiaentsprechend ist ein langer· Ysrdrab.ttiragsabstand zwieohen dem Ausgangsanschluß d©s Gtsnerators und der Batterie unvermeidbar· Daher ist die Verdrahtung des £>adekreises in Gefahr, aufgrund rasajiten Fsübir®n3₉ von Vibrationen usw. zu brechen, und inebötsoiider® -wurde oft eine Störung durch Trennung

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oder Fehlverbindung in der Verdrahtung mit dem Anschluß zur Batteriespannungserfassung des Spannungskonstanthalters festgestellt. Venn eine solche Störung auftritt, verliert der Spannungskonstanthaitekreis natürlich seine Spannungskonstanthaitefunktion und verursacht einen unkontrollierten Zustand, und der Erregungsstrom wächst in Abhängigkeit von der Umdrehung des Motors, wodurch die Ausgangsspannung des Generators unbegrenzt ansteigt.

Xnfolgedessen fließt ein starker Strom über der zulässigen Grenze durch die angeschlossenen Einrichtungen und die Spannungskonstanthaitevorrichtung, wodurch ein Schaden an den genannten Einrichtungen oder der Vorrichtung verursacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungskonstantnaltevorrichtung zur Steuerung des Erregungsstroms eines Ladegenerators durch Erfassung der Batterieanschlußspannung zu schaffen, um damit die Spannungskonstanthaitevorrichtung, den Generator und die angeschlossenen Einrichtungen gegen Beschädigung aufgrund der Unkontrollierb&rke±t der Spannungskonstanthai tevorrichtung zu schützen, die sich durch einen offenen Kreis aufgrund eines Drahtbruches im Ladekreis, Ablösung der Verdrahtung vom Verbindungsanschluß im Ladekreis oder Ablösung im Erfaseungskreis der Batteriespannung ergibt, oder die Überladung der Batterie zu vermeiden» Dabei soll im Falle eines Anwachsens des Widerstandes in der Verdrahtung aufgrund eines Drahtbruches oder einer Fehlverbindung im Ladekreis verhindert werden, daß der Ausgangsstrom des Generators in den Batterieladespannungserfassungskreis fließt, wozu ein Notspannungserfassungskreis gemäß der Erfindung dienen soll. Außerdem soll im Rahmen der Erfindung während einer Nichtantriebsperiode des Generators verhindert werden, daß sich die Batterie durch den Notspannungserfassungskreis und die Feldwicklung des Generators entlädt,

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Erfindun gs gemäß wird mit dem Aus gangs Einschluß des Generators ein Notspannungserfassungskreis verbunden, so daß die Ausgangsspannung, die in Abhängigkeit von der Umdrehung der Maschine ansteigt, auch im Fall eines Störzustandes des Batterieladekreises erfaßt werden kann oder der Erfassungskreis der Batteriespannung und die Spannungskons tan thai tevorrichtung ihre Punktion dadurch aufrechterhalten können, wodurch stets verhindert wird, daß die Batterie, die Spannungskonstanthaitevorrichtung und andere elektrische Lasten mit einer abnorm hohen. Spannung beaufschlagt werden, indem der durch die Feldwicklung fließende Strom gesteuert und dadurch ein abnormer Anstieg der Ausgangsspannung verhindert wird.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Spannungskonstanthaltevorrichtung eines Fahrzeug-Ladegenerators, worin von einem Wechselstromgenerator über eine Gleichrichteinrichtung wenigstens ein Gleichstromausgang erhalten wird, mit dem eine Batterie geladen und die Feldwicklung des Generators erregt werden, mit dem Kennzeichen, daß ein Notbetriebskreis und ein Batteriespannungserfassungskreis zusammen vorgesehen sind und der Notbetriebskreis mindestens bei Ausfall des Ladekreises oder des Batterie« spannungserfasrsingskreises arbeitet«

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen!

Fig. 1 ein Schaltbild des elektrischen Kreises der Spannungskonstanthaitevorrichtung des Ladegenerators gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Schaltbilder der elektrischen Kreise

der Spannungskonstanthaltevorrichtungen nach anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung;

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Fig. k ein Diagramm zur Erläuterung der Eigenschaftskurven der Ladespannung als Funktion der Umdrehungsgeschwindigkeit des Generators«

In Fig. 1, die ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zeigt, wird ein Stromerzeugungsabschnitt, der rait einem Dreiphasenvollwellengleichrtchter 3 und einem Hilfsgleichrichter 4 an den Ausgangsenden der Erzeugungsspulen 2 verbunden ist, die in Y-Schaltung angeordnet sind, und der mit Gleichstromausgangsansclilüssen A und A₁

fe versehen ist, mit einer Feldwicklung 5 erregt, und der genannte Ausgangsanschluß A ist mit dem Anschluß B einer Batterie 6 verbunden. Die Feldwicklung 5 wird beim Start der Maschine mit einem Strom von der Batterie 6 und nachher mit dem Ausgangsstrom des Hilfsgleichrichters 4 erregt, wenn die erzeugte Spannung die Batteriespannung übertrifft, weil die Umdrehung der Maschine zunimmt· Die Bezugsziffer 7 bezeichnet eine Ladeanzeigelampe, die an einem Ende mit dem Batterieanschluß B über einen Schalter 8 verbunden ist und deren anderes Ende mit der Spannungskonstanthaitevorrichtung 9 verbunden ist, die gleichzeitig am Ausgangsanschluß A₁ des Hilfsgleichrichters k teilhat. Die Ladeanzeigelampe 7 wird ausgeschaltet, nachdem die Maschine

" gestartet ist.

Der Aufbau der genannten Spannungskonstanhaltevorrichtung soll im folgenden erläutert werden. Das Bezugszeichen TR bezeichnet einen ersten Transistor, dessen Emitter geerdet ist, dessen Kollektor mit der Basis eines zweiten Transistors TR verbunden ist und dessen Basis mit einer Zenerdiode Zd verbunden ist. Ein Ende der Zenefdiode Zd ist mit einem gemeinsamen Anschluß S sowohl eines Batteriespannungserfassungskreises mit einer Sperrstromblokkierdiode D als auch eines Ausgangsapanmingserfasaungskreises mit einem Widerstand R„ über einen Spannungsteiler-

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widerstand R^ verbunden, und wenn die geteilte Spannung vom Spannungsteilerwiderstand R^ die Zenerspanmmg erreicht, leitet die Zenerdiod© Zd und gibt ein Signal an den Transistor TR.,, wodurch der Transistor TR in Betrieb gesetzt wird»

Das Bezügesseichen TR„ bezeichnet einen dritten Transistor, dessen Basis mit dem Emitter des zweiten Transistors TR_ verbunden ist, dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor mit einer Diode D verbunden ist. Der andere Anschluß der Diode D_ ist mit dem Ausgangsanschluß A₁ des Hilfsgleichrichtera zusammen mit je einem Ende der Kollektorwiderstände R bzw, R_ der Transistoren TR₁ und TR„ verbunden. Es ist in dem erläuterten Kreis zu bemerken, daß der Widerstand des Widerstandes R„ im Ausgangsspanmmgserfasstingskreis so gewählt wird, daß die Diode D₁ stets sicher leiten kann.

Xm Konstanthaltekreis isit einem solchen Aufbau wird, wenn der Schalter 8 eingeschaltet wird, eine Spannung von der Batterie 6 über die Basis des Transistors ^^o u*¹^ den Emitter des Transistors TR„ über die Ladeanzeigelampe 7 angelegt, wodurch der Transistor TM„ leitend gemacht wird und verursacht wird, daß ein Erregungsstrom durch die Feldwicklung 5 fließt. ¥enn dann die Maschine gestartet wird und die Ausgangs ströme von den Ausgangsanschliissen A und A₁ abgenommen werden, werden der Batterieansehluß B und der HiIfsausgangsanschloß A₁ auf gleiches Potential gebracht, wodurch die Ladeanzeigelampe ausgeschaltet wird«

wird die Batterieladespannung am ge-. meinsaiaen Anschluß S über die leitende Di&d© D. erfaßt. Es soll angenommen, werden, daß die kontrollierte Spannung auf 1^,5 V, wi© as» B, Flg. 4 zeigt, festgesetzt wird. ¥©3i3i dann die L&despansrerag di© festgesetzte Spannung er-

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reicht, erfaßt die Zenerdiode Zd die Ladespannung über den Spannungsteilerwiderstand und wird leitend, wodurch der Transistor TE durch Zuführung eines Signals leitend wird und die Transistoren TR₀ und TR nichtleitend gemacht werden.

Dementsprechend fließt der Ausgangsstrom des Hilfs— gleichrichters h nicht durch die Feldwicklung 5» und so wird die Ausgangsspannung des Generators reduziert, weil keine Erregung vorhanden ist. Wenn die Ausgangsspannung soweit reduziert ist, daß sie nicht größer als die kon-P trollierte Spannung ist, wird die Zenerdiode Zd nichtleitend, wodurch der Transistor TR ebenfalls nichtleitend und infolgedessen die Transistoren TR_ und TR„ leitend werden und ihre Funktionen wieder aufnehmen, so daß ein Stromfluß durch die Feldwicklung 5 veranlaßt wird und der Feldkreis des Generators wieder gespeist wird.

Unter normalen Umständen werden die erläuterten Vorgänge wiederholt, um den Erregungsstrom und die Ausgangsspannung zu steuern und um die Batterieladespannung auf konstantem Wert zu halten.

Es soll nun angenommen werden, daß ein Drahtbruch im nltt A-B d
in Betrieb ist.

Abschnitt A-B des Ladekreises auftritt, wenn das Fahrzeug

Unter diesen Umständen ist es natürlich unmöglich, die 'Batterie 6 zu laden, Jedoch fließt ein Ausgangsstrom vom Atasgangsanschluß A durch den Notspannungserfassungskreis, bestehend aus dem Widerstand R„ fand dem Spannungsteilörwiderstand S^, so daß die Zenerdiode Zd die abnorm hohe Ausgangsspannung des Generators erfaßt und die Spannungskorastanthaltevorrichtung an ihrem Zenerioaie in der gleichen Weise wie beim noraalen Verdrahtungszustand be-

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tätigt, wodurch der durch die Feldwicklung 5 fließende Strom gesteuert und dementsprechend die Ausgangsspannung kontrolliert werden.

Ebenfalls im Fall eines Drahtbruches im Abschnitt B-S, d. h« im Batteriespannungserfassungskreis, wird die Ausgangsspannung durch den Notspannungserfassungskreis erfaßt, so daß die Zenerdiode Zd leitend gemacht wird und die Spannungskonstanthaitevorrichtung 9 betätigt, wodurch der durch die Feldwicklung 5 fließende Strom kontrolliert und dementsprechend die Ausgangsspannung gesteuert werden« Darauf dient die im Abschnitt B-S angeschlossene Diode D₁ oder der Batteriespannungserfassungskreis dazu, den Ausgangsstrom des Generators davon abzuhalten, im Falle eines Drahtbruches im Abschnitt A-B des Ladekreises oder eines fehlerhaften Ladekreises usw. in den Er fas sungskr eis abschnitt B-S, der eine verhältnismäßig kleine Stromkapazität hat, zu fließen.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung · gemäß Fig. 2 besteht ein Notspannungserfassungskreis aus einer Diode D„ und einem Widerstand R„ und ist zwischen dem AusgangsanscKluß A₁ des Hilfsgleichrichters h und dem Anschluß S im Batteriespannungserfassungskreis angeschlossen. In gleicher Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel wird der Notbetriebskreis im Falle eines gestörten Kreiszustandes des Abschnittes A-B des Ladekreises oder des Abschnittes B-S, d. h. des Batteriespannungserfassungskreises, verwendet, um die Ausgangsspannung mittels der Zenerdiode Zd zu erfassen und die Spannungskonstanthaitevorrichtung 9 zu betätigen, wodurch der durch die Feldwicklung 5 fließende Strom gesteuert und dementsprechend die Ausgangsspannung des Generators kontrolliert werden. Im oben erwähnten Kreis hat die Diode D„ zu verhindern, daß die Batterie 6 durch die Feldwicklung 5 während eines NichtantriebeZeiträumes des Generators entladen wird.

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Weiter ist bei einem dritten Ausführangebeispiel gemäß der Erfindung, welches in Fig· 3 dargestellt ist, der Hilfsgleichrichter h nach Fig. 1 entfernt, und die Feldwicklung 5 und der Anschlußpunkt der Spanmungskonstarmhaltevorrichtung 9 an die Stromquelle sind mit dem Gleichstromausgangsanschluß A über ein Relais 10 verbunden, welches durch Zuführung einer Spannung vom Neutralpunkt der Erzeugungsspulen 2 betätigt wird. Dabei wird die Ladeanzeigelampe 7 mit dem Schließen und Lösen der Kontakte des Relais 10 ausgeschaltet bzw. eingeschaltet.

Fig. k zeigt, daß auch bei Trennung der Verdrahtung die gewünschte Spannung eingehalten wirdo

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Claims

Patentansprüche

Π Λ Spannungskonstanthaitevorrichtung eines Fahrzeug-Ladegenerators, worin von einem Wechselstromgenerator über eine Gleichrichteinrichtung wenigstens ein Gleichstromausgang erhalten wird, mit dem eine Batterie geladen und die Feldwicklung des Generators erregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Notbetriebskreis und ein Batterlespannungserfassungskreis zusammen vorgesehen sind und der Notbetriebskreis mindestens bei Ausfall des Ladekreises oder des Batteriespanmmgserfassungskreises arbeitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperretromblockierdiode im Batteriespannungserfassungskreis vorgesehen ist, die zur Verhinderung eines abnorm starken Stromflusses durch den Notspannungserfassungskreis in den Batteriespannungserfassungskreis dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode zur Verhinderung einer Batterieentla- . dung im Notspannungserfassungskreis zwischen dem HiIfsgleichrichter und dem Batteriespannungserfassuagskreis vorgesehen ist.

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