DE1933656B2

DE1933656B2 - Spannungsregler fur eine gleich stromerregte Drehstromhchtmaschme eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE1933656B2
Application number: DE1933656A
Authority: DE
Inventors: Kazusuke Kuroda; Hitoshi Minorikawa; Keigo Katsuta Naoi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-07-02
Publication date: 1973-09-27
Also published as: US3852653A; DE1933656C3; DE1933656A1; GB1255729A

Description

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erfindungsgemäß ausgebildeten Spannungsregler und Schließen des Schalters 8 wird die Spannung der seine Verbindung mit einer aus einer Drehstromlicht- Batterie 6 an der Basis des Verstärkertransistors TR, maschine aufzuladenden Batterie und und am Emitter des Schalttransistors TR₃ wirksam

F i g. 4 eme graphische Darstellung für die Ver- und läßt diesen leitend werden, so daß ein Erregoranschaulichung des Zusammenhanges zwischen der 5 strom aus der Batterie 6 über den Punkt B, den Ladespannung für die aufzuladende Batterie einer- Schalter 8, die Ladekontroll-Lampe 7, den Punkt A₁ seits und der Drehzahl des Rotors der Drehstrom- zur Feldwicklung 5 und von dieser über die Emitterlichtmaschine andererseits beim Betriebe eines er- Kollektor-Strecke des Schalttransistors TR₃ zur Erde findungsgemäß ausgebildeten Spannungsreglers mit fließen kann. Nach dem Starten des Kraftfahrzeug- und ohne Unterbrechung der unmittelbaren Verbin- io motors ist an den Punkten A und A_x Strom aus dem dung zwischen dem nichtgeerdeten Pol der aufzu- Stromversorgungsaggregat 1 abnehmbar, und die ladenden Batterie einerseits und dem Spannungsreg- Punkte A₁ und B nehmen das gleiche Potential an, ler bzw. dem Ausgang der Drehstromlichtmaschine worauf die Ladekontroll-Lampe 7 erlischt,
andererseits. Die Ladespannung für die Batterie 6 gelangt außer-

In der Schaltung in F i g. 1 ist eine aufzuladende 15 dem über die Sperrdiode D₁ an den Punkt S und wird Batterie 6, deren einer Pol geerdet ist, mit ihrem damit für den Spannungsregler 9 wirksam. Ist an dieanderen Pol an einem Punkte B mit einem Strom- sem wie bei dem in F i g. 4 dargestellten Beispiel eine Versorgungsaggregat 1 verbunden, das als eigentlichen Regelspannung von 14,5 Volt eingestellt, so wird die Stromerzeuger eine Drehstromlichtmaschine mit drei Zenerdiode Zd, sobald die Ladespannung der Battesternförmig zusammengeschalteten Wicklungen 2 und 20 rie 6 diesen Wert erreicht und über den Spannungseiner Feldwicklung 5 sowie eine Gleichrichterbrücke teiler R₁ für die Zenerdiode Zd wirksam werden läßt, enthält, die aus einem Vollweggleichrichter 3 und ihrerseits leitend, wodurch wiederum der Transistor einem Hilfsgleichrichter 4 besteht. Diese Gleich- TR₁ eine Basisspannung erhält, die ihn leitend werrichterbrücke weist einen geerdeten Pol und zwei den läßt, und der Stromfluß durch den leitenden nichtgeerdete Pole an den Punkten/1 und A₁ auf, 25 Transistor TR₁ läßt dann den Verstärkertransistor von denen der Punkt A mit dem Punkt B unmittel- TR₂ und den Schalttransistor TR₃ ihrerseits in den bar verbunden ist, während der Punkt A₁ einerseits nichtleitenden Zustand übergehen. Damit hört auch mit einem Ende der Feldwicklung 5 unmittelbar und der Erregerstrom durch die Feldwicklung 5 auf, und andererseits mit dem Punkt B über eine Serienschal- die Ausgangsspannung der Drehstromlichtmaschine tung aus einer Ladekontrollampe 7 mit parallelge- 30 nimmt entsprechend ab. Sobald diese Ausgangsspanschaltetem Schutzwiderstand und einem Schalter 8 nung nicht mehr größer ist als die Regelspannung, verbunden ist. Die Feldwicklung 5 bezieht ihren geht die Zenerdiode Zd wieder in den nichtleitenden Speisestrom während des Anlaß Vorganges und beim Zustand über, wodurch der Transistor TR₁ ebenfalls Betrieb mit niedriger Drehzahl über den Punkt B aus nichtleitend wird, während umgekehrt der Verstärkerder Batterie 6, beim Betrieb mit höherer Drehzahl 35 transistor TR., und der Schalttransistor TR₃ in den und entsprechend höherer Gleichspannung am Punkt leitenden Zustand übergehen, so daß erneut ein Er- A₁ dagegen aus dem Hilfsgleichrichter 4. An die regerstrom durch die Feldwicklung 5 zu fließen bePunkte A, A₁ und B ist weiterhin ein Spannungs- ginnt, der erneut ein Erregerfeld für die Drehstromregler 9 angeschlossen, der außerdem einen Erd- lichtmaschine entstehen läßt,
anschluß aufweist. 40 Bei normalen Betriebsbedingungen spielen sich die

Der Spannungsregler 9 enthält einen Spannungs- oben geschilderten Vorgänge laufend ab, so daß sich teiler R_v der an einem Ende geerdet ist, während sein eine geregelte Ausgangsspannung für das Stromveranderes Ende an einem Punkt S über eine Sperr- sorgungsaggregat 1 und damit eine konstante Ladediode D₁ mit dem Punkt B und über einen Wider- spannung für die Batterie 6 ergeben,
stand R₃ mit dem Punkt A verbunden ist. Die Sperr- 45 Im Gegensatz dazu soll nun angenommen werden, diode D₁ ist dabei so gepolt, daß sie einen Stromfluß daß bei laufendem Fahrzeugmotor und damit in Bevom Punkt 5 zum Punkt B und damit in die Batte- trieb befindlicher Drehstromlichtmaschine eine Unterrie 6 hinein unterbindet, und der Widerstand R₃ ist brechung im Ladekreis für die Batterie 6 zwischen so bemessen, daß der Spannungsabfall daran den den Punkten A und B auftritt. Eine solche UnterSpannungsabfall über der Sperrdiode D₁ übersteigt. 50 brechung macht naturgemäß eine weitere Aufladung Der Spannungsregler 9 enthält weiterhin einen Schalt- der Batterie 6 unmöglich, und außerdem würde sich transistor TR₃, dessen Emitter-Kollektor-Strecke mit ohne die erfindungsgemäß vorgesehene Verbindung der Feldwicklung 5 in Serie geschaltet ist, und dessen zwischen dem Spannungsregler 9 und dem Stromver-Kollektor außerdem über eine Diode D₂ mit dem sorgungsaggregat 1 über den Widerstand R₃ die AusPunkt Λ, am Ausgang des Hilfsgleichrichters 4 ver- 55 gangsspannung des Stromversorgungsaggregats unbebunden ist. Die Basis des Schalttransistors TR₃ ist grenzt erhöhen, da der Spannungsregler 9 dann nicht mit dem Emitter eines Verstärkertransistors TR₂ ver- mehr wirksam werden könnte.

bunden, dessen Kollektor über einen Widerstand R₂ Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung fließt da-

ebenfalls mit dem Punkt/I₁ verbunden ist. Weiter- gegen auch bei einer Unterbrechung des Ladekreises enthält der Spannungsregler 9 einen Transistor TR₁, 60 der Batterie 6 zwischen den Punkten A und B Strom der an seinem Emitter geerdet ist, während in seinem aus dem Stromversorgungsaggregat 1 über den Kollektorzweig vor einem an seinem anderen Ende Punkt A und den Widerstand R₉ zum Spannungswiederum mit dem Punkt A_x verbundenen Wider- teiler /?₄, so daß eine Erhöhung der Ausgangsspanstand /-J₁ eine Verbindung zur Basis des Verstärker- nung am Punkt A für die Zenerdiode Zd wirksam transistors TR₂ abzweigt. Die Basis des Transistors 65 wird, die daraufhin in der gleichen Weise wie bei TR₁ ist über eine Zenerdiode Zd mit einem mittleren normaler Ladung der Batterie 6 über den Ladekreis Punkt des Spannungsteilers /?₄ verbunden. Bei In- zwischen den Punkten A und B für eine spannungsbctriebnahme der Schaltung von F i g. 1 unter begrenzende Unterbrechung der Erregung der Feld-

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wicklung 5 durch Sperren des Schalttransistors TR₃ stehender Drehstromlichtmaschine über die Feldwickin der oben geschilderten Weise sorgen kann. Die lung 5 verhindert. Im normalen Betrieb der Schaltung Sperrdiode D₁ in der Verbindung zwischen den Punk- von F i g. 2 wird die Ladespannung für die Batterie 6 ten S und B sorgt dank ihrer Polung dafür, daß auch unmittelbar über die zwischen den Punkten B und 5 bei Unterbrechung der Verbindung zwischen den 5 eingeführte Sperrdiode D₁ für den Spannungsteiler K₄ Punkten A und B kein unzulässiger Strom in der nur und damit für die Zenerdiode Zd wirksam, bei einer relativ gering belastbaren Verbindung zwischen den Unterbrechung der Verbindung entweder zwischen Punkten S und B fließen kann. den Punkten A und B oder den Punkten B und 5 tritt

Der Spannungsregler 9 in Fig. 1 bleibt im übrigen dagegen der Widerstand R₃ in Funktion und speist auch dann voll wirksam, wenn es zu einer Unter- io den Spannungsteiler /?₄ mit Ausgangsstrom vom brechung zwischen den Punkten 5 und B kommt, so Punkt A _Ϋ am Ausgang des Hilfsgleichrichters 4, so daß die Ladespannung der Batterie 6 nicht mehr daß auch bei einer solchen Unterbrechung die Zenerunmittelbar mit der Regelspannung in Vergleich ge- diode Zd die Ausgangsspannung des Stromversorsetzt werden kann. Auch in diesem Falle fließt näm- gungsaggregats 1 erfassen und in den gewünschten lieh weiterhin der Ausgangsstrom aus dem Stromver- 15 Grenzen halten kann.

sorgungsaggregat 1 vom Punkt A über den Wider- Bei der in F i g. 3 dargestellten dritten Ausfüh-

stand R₃ zum Spannungsteiler /?₄ und wird damit für rungsvariante besteht die Gleichrichterbrücke im die Zenerdiode Zd erfaßbar, die für eine entspre- Stromversorgungsaggregat 1 nur aus dem Vollwegchende Minderung der Erregung der Feldspule 5 gleichrichter 3, während der Hilfsgleichrichter 4 fehlt, durch Abschalten des Stromes durch den Schalt- ao Statt dessen besteht zwischen der Feldwicklung 5 und transistor TR₃ sorgen kann. dem Punkt A am Ausgang des Vollweggleichrich-

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung verhindert ters 3 eine Verbindung über die Kontakte eines also bei allen im praktischen Kraftfahrzeugbetrieb Relais 10, das seine Erregung vom Sternpunkt der möglichen Unterbrechungen der von und zur zu drei Wicklungen 2 erhält. Bei geschlossenen Kontakladenden Batterie 6 führenden Leitungen ein Durch- 25 ten führt das Relais 10 zu einer Überbrückung der gehen der Drehstromlichtmaschine, d. h. einen über- Ladekontroll-Lampe 7 und des Schalters 8, die Lademäßigen Anstieg ihrer Ausgangsspannung, wie dies kontroll-Lampe 7 erlischt und leuchtet daher entim übrigen auch aus der graphischen Darstellung in sprechend dem Schließen bzw. Öffnen der Kontakte F i g. 4 ersichtlich ist. des Relais 10. Die Arbeitsweise des Spannungsreg-

Bei dem in F i g. 2 veranschaulichten zweiten Aus- 30 lers 9 ist im übrigen sowohl für den normalen Betrieb führungsbeispiel ist der Widerstand R₃ nicht wie in als auch bei Unterbrechung einer der Verbindungen F i g. 1 mit dem Punkt A, sondern über eine Diode zwischen den Punkten A und B oder S und B wieder D₃ mit dem Punkt A _x am Ausgang des Hilfsgleich- die gleiche, wie sie oben in Verbindung mit den Ausrichters 4 verbunden. Die DiodeD₃ ist dabei so ge- führungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 erläutert worpolt, daß sie eine Entladung der Batterie 6 bei still- 35 den ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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der aufzuladenden Batterie als auch mit dem Ausgang

Patentanspruch: der Gleichrichterbrücke unmittelbar verbunden, und

zur Erfassung von Unterbrechungen in der Verbin-

Spannungsreglei für eine gleichstromerregte dung zwischen Gleichrichterbrücke und aufzuladen-Drehstromlichtmaschine eines Kraftfahrzeugs, die 5 der Batterie bzw. zu deren Unschädlichmachung füi über eine Dreiphasen-Gleichrichterbrücke eine die Lichtmaschine ist ein gesonderter Detektorkreis aufladbare Batterie und Verbraucher speist, mit vorgesehen, der aus einer Reihe von Widerständen einem Schalttransistor, der den Strom durch die sowie einer eigenen Zenerdiode besteht.
Feldwicklung der Drehstromlichtmaschine steuert Aus der französischen Patentschrift 1519 404 ist

und dessen Basis-Emitter-Strecke über eine Zener- ao weiter ein Spannungsregler für Drehstromlichtdiode und gegebenenfalls über weitere Schalt- maschinen von Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem die elemente an einem Spannungsteiler liegt, dessen Ausgangsgleichspannung der Drehstromlichtmaschine eines Ende geerdet und dessen anderes Ende so- mit Hilfe einer Zenerdiode konstant gehalten werden wohl mit einem nichtgeerdeten Pol der Gleich- soll, die von einem zwischen den Gleichspannungsrichterbrücke als auch mit dem nichtgeerdeten 15 anschlüssen des Spannungsreglers liegenden Span-Pol der Batterie verbunden ist, dadurch ge- nungsteiler abzweigt und den Basisstrom für einen kennzeichnet, daß das nichtgeerdete Ende von zwei alternierend in Betrieb gehenden Transisto-(Punkt S) des Spannungsteilers (A₄) mit dem ren bestimmt, deien zweiter mit seiner Emitternichtgeerdeten Pol (Punkt B) der Batterie (6) über Kollektor-Strecke in Serie zur Feldwicklung dei eine Sperrdiode (D₁) mit einen Stromfluß zur Bat- 20 Drehstromlichtmaschine liegt

terie (6) unterbindender Polung und mit dem Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

nichtgeerdeten Pol (Punkt/4 oder A _t) der Gleich- Spannungsregler dieser Art so auszubilden, daß er richterbrücke (3, 4) über einen Widerstand (R₃) alle mit einer möglichen Unterbrechung der Verbinniit den Spannungsabfall über der Sperrdiode (D₁) dupg zwischen dem Ausgang der Drehstromlichtübersteigendem Spannungsabfall verbunden ist. 25 maschine einerseits und der von dieser aufzuladenden Batterie andererseits verbundenen Gefahren-

quellen auszuschalten vermag.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Spannungsregler der eingang erwähnten Art, erfindungs-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungs- 30 gemäß dadurch gelöst, daß das nichtgeerdete Ende regler für eine gleichstromerregte Drehstromlicht- des Spannungsteilers mit dem nichtgeerdeten Pol der maschine eines Kraftfahrzeugs, die über eine Drei- Batterie über eine Sperrdiode mit einen Stromfluß phasen-Gleichrichterbrücke eine aufladbare Batterie zur Batterie unterbindender Polung und mit dem und Verbraucher speist, mit einem Schalttransistor, nichtgeerdeten Pol der Gleichrichterbrücke über der den Strom durch die Feldwicklung der Dreh- 35 einen Widerstand mit den Spannungsabfall über der Stromlichtmaschine steuert und dessen Basis-Emitter- Sperrdiode übersteigendem Spannungsabfall verbun-Strecke über eine Zenerdiode und gegebenenfalls über den ist.

weitere Schaltelemente an einem Spannungsteiler Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Spanliegt, dessen eines Ende geerdet und dessen anderes nungsreglers ist sichergestellt, daß die Verbindung Ende sowohl mit einem nichtgeerdeten Pol der 40 zwischen dem Spannungsregler, der üblicherweise Gleichrichterbrücke als auch mit dem nichtgeerdeten mit der Lichtmaschine selbst zu einer Baueinheit ver-PoI der Batterie verbunden ist. einigt wird und daher nur kurze Verbindungsleitun-

Ein solcher Spannungsregler ist Gegenstand des gen zur Lichtmaschine hat, und dem Ausgang dei älteren Patents 1 763 678. Bei diesem Spannungs- Lichtmaschine selbst unabhängig von allen deren regler liegt die Feldwicklung der Drehstromlicht- 45 Verbindung zur Batterie betreffenden Einflüssen und maschine in Reihe mit dem Schalttransistor, und die- Störungen stets gewährleistet bleibt, so daß für dit: ser wird von der Zenerdiode gesteuert, die über den Regelung des Stromflusses in der Feldwicklung dei Spannungsteiler an der Gleichspannung liegt. Außer- Lichtmaschine und damit für die Regelung des von dem ist ein Transistorverstärker vorhanden, dessen dieser abgegebenen Stromes stets die Spannung an Ausgang oder Eingang mit dem Ausgang bzw. Ein- 50 ihrem Ausgang als die Regelung beeinflussende gang des Schalttransistors und über einen Rück- Größe wirksam werden kann. Dieses Ergebnis wird kopplungswidersl and mit der einen Gleichspannungs- durch die unmittelbare Verbindung zwischen dem klemme verbunden ist. Dem Reglereingang parallel Ausgang der Lichtmaschine und dem batterieseitigen liegt ein Glättum_:skondensator, und die Aufgabe der Ende des Spannungsteilers im Spannungsregler übei dem älteren Paten zugrunde liegenden Erfindung be- 55 einen festen Widerstand erreicht, während die Besteht darin, den Spannungsregler so auszubilden, daß messung der Größe dieses Widerstandes und die Andieser Glättungskondensator nur einen sehr geringen schaltung des batterieseitigen Endes des Spannungs-Kap azitäts wert aufzuweisen braucht. Dies wird da- teilers des Spannungsreglers über eine entsprechend durch erreicht, daß das eine Ende des Spannungs- gepolte Sperrdiode an die Batterie für den normaler teilers mit einem Anschlußpunkt des Schalttransi- 60 Betrieb mit ununterbrochener Verbindung zwischer stors und dem Rückkopplungswiderstand verbunden dem Ausgang der Lichtmaschine und der Batterie füi ist und daß zwischen dem Anschlußpunkt des Span- die dann sinnvolle Zuführung der Ladespannung ar nungsteilers und der Zenerdiode zwei in Reihe der Batterie zum Spannungsteiler im Spannungsreglei liegende Widerstände vorgesehen sind und der Kon- sorgt.

densator zwischen einem Anschlußpunkt zwischen 65 In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand bevor· den beiden Widerständen und einer zum Anschluß- zugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht; dabe punkt des Schalttransistors führenden Leitung liegt. zeigen
Das eine Ende des Spannungsteilers ist sowohl mit F i g. 1 bis 3 drei Ausführungsvarianten für einer