DE1933656C3 - Spannungsregler für eine gleichstromerregte Drehstromlichtmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

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 gleichstromerrepte 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 &.'!ladbare Batterie zur Batterie unterbindender Polung und mit dem

und Verbraucher speist, mit einem Schalttransistor, nichtgeerdeten Pol der Gleichrichterbriicke 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 eineZenerdiode und gegebenenfalls über den ist.

weitere Schaltelemente an einem Spannungsteiler Durch die erfindungsgemälie Aasbildung 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 Spannungsreglei, der üblicherweise Gleichrichterbrücke als auch mit dem nichtgeerdeteu 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 der älteren Patents 1 763 678. Bei diesem Spannungs- Lichtrngschine 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 die ser wird von der Zenerdiode gesteuert, die über den Regelung des Stromflusses in der Feldwicklung der 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 kopplungswiderstand mit der einen Gleichspannungs- durch die unmittelbare Verbindung zwischen dem klemme verbunden ist. Dem Reglereingang parallel Ausgang der Lichtmaschine und dem batterieseitigen liegt ein Glättungskondensator, und die Aufgabe der Ende des Spannungsteilers im Spannungsregler über 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-Kapazitätswert 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 normalen teilers mit einem Anschlußpunkt des Schalttransi- 60 Betrieb mit ununterbrochener Verbindung zwischen stors und dem Rückkopplungswiderstand verbunden dem Ausgang der Lichtmaschine und der Batterie für ist und daß zwischen dem Anschlußpunkt des Span- die dann sinnvolle Zuführung der Ladespannung an nungsteilers und der Zenerdiode zwei in Reihe der Batterie zum Spannungsteiler im Spannungsregler 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; dabei

punkt des Schalttransistors führenden Leitung liegt. zeigen

Has eine Ende des Spannungsteilers ist sowohl mit F i g. 1 bis 3 drei Ausführungsvarianten für einen

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ldungsgemitß ausgebildeten Spannungsregler und Schließen des Schalters 8 wird die Spannung der »«β Verbindung nut einer aus einer Drehstromlicht- Batterie 6 an der Basts des VerstHrkertransistors l K_{t |8SC}hine aufzuladenden Batterie und und am Emitter des Schal transistors TH₉ wirksam Fig.4 eine graphische Darstellung für die Ver und läßt diesen leitend werden, so daS ein Erreger-(ischaulichung des Zusammenhanges zwischen der s strom aus der Batterie6 über den Punkte, den abspannung for die aufzuladende Batterie einer- Schalter8, die Ladekontroll-Lampe7, den Punkt/!, «its und der Drehzahl des Rotors der Drehstrom- zur Feldwicklung 5 und von dieser über die Emitterchtmaschine andererseits beim Betriebe eines er- Kollektor-Strecke des Schalttransistors TRi zur Erde fijjdungsgemäß ausgebildeten Spannungsreglers mit fließen kann. Nach dem Starten des Kraittahrzeug-Itajd ohne Unterbrechung der unmittelbarer, Verbin- io motors ist an den Punkten A und A_x Strom aus'dem llung 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, lter bzw. dem Ausgang der Diehstromlichtmaschine worauf die Ladekontroll-Lampe 7 erlischt. Ijüjdererseits. Die Ladespannung für die Batterie 6 gelangt außer-S In der Schaltung in Fig. 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 die_i8nderen Pol an einem Punkte B mit einem Strom- sem wie bei dem in F i g. 4 dargestellten Beispiel eine Syersorgungsaggregat 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 Battejternförmig zusammengeschaltetcn Wicklungen 2 und 20 rie 6 diesen Wert erreicht und über den Spannungseiner Feldwicklung 5 sowie eine Gleichrichterbrücke teiler R_t für die Zenerdiode ZJ wirksam werden laut, enthält, die aus einem Vollweggleichrichter Z und ihrerseits leitend, wodurch wiederum der Transistor einem Hilfsglcichrichter 4 besteht. Dice deich- TR₁ eine Basisspannung erhält, die ihn leitend werfichterbrücke weist einen geerdeten Pol und zwei den läßt, und der Stromfluß durch den leitenden nichtgeerdete Pole an den Punkten Λ und A_x auf, a₅ Transistor 7 A₁ läßt dann den Verstärkertransistor von denen der Punkt A mit dem Punkt B unmittel- TR₂ und den Schaltiransistor TR₃ ihrerseits in den bar verbunden ist, während der Punkt /I₁ 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 tang aus einer Ladekontrollampe 7 mit parallelge- 30 nimmt entsprechend ab. Sobald diese Ausgangsspanschaltetcm 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 Anlaßvorganaes und beim Zustand über, wodurch der Transistor TR₁ ebenfalls Betrieb mit niedriger Drehzahl über den Punkt B aus nichtleitend wird, während umgekehrt der Verstarkerder Batterie 6, beim Betrieb mit höherer Drehzahl 35 transistor TA, und der Schalttransistor TR₃ in den und entsprechend höherer Gleichspannung am Punkt leitenden Zus'tand übergehen, so daß erneut ein fcr- A dagegen aus dem Hilfsgleichrichter 4. An die regerstrom durch die Feldwicklung 5 zu J»eßen bepünkte-4, A₁ und B ist weiterhin ein Spannungs- ginnt, der erneut ein Erregerfeld für die Drehstromreeler9 ngeschlossen, 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 dali o.cn teiler R,. der an einem Ende geerdet ist, während sein eine geregelte Ausgangsspannung fur 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 Rn 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 Slromfiuß daß bei laufendem Fahrzeugmotor and damit <n Bevom Punkt S zum Punkt B und damit in die Balte- trieb befindlicher Drehstromlichtmaschine eine unterrie6 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 unter-Spannungsabfall 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 wurde sicn 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 Mromver-Kollektor außerdem über eine Diode D., mit dem sorgungsaggregat 1 über den Widerstand Ä_s die AusPunkt A, am Ausgang des Hilfsgleichrichters 4 ver- 55 gangsspannung des Stromversorgungsaggregats ungebunden ist. Die Basis des Schalttransistors TR₃ ist grenzt erhöhen, da der Spannungsregler 9 dann ment mit dem Emitter eines Verstärkertransistors TR₂ ver- mehr wirksam werden könnte.

bunden, dessen Kollektor über einen Widerstand K₂ Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung flieUt da-

-, ebenfalls mit dem Punkt A₁ verbunden ist. Weiter- gegen auch bei einer Unterbrechung des Ltfekreieee

enthält der Spannungsregler 9 einen Transistor TR₁, 60 der Batterie 6 zwischen den Punkten A und B Mrom

der an seinem Emitter geerdet ist, während in seinem aus dem Stromversorgungsaggiegat 1 über-den

Kollektorzweig vor einem an seinem anderen Ende Punkt A und den Widerstand Λ, zum Spannungs

wiederum mit dem Punkt/I₁ verbundenen Wider- teiler R_v so daß eine Erhöhung der Ausgangsspan-

5; eine Verbindung zur Basis des Verstärker- nung am Punkt A für die Zenerdiode Zd w.rksam

transistors TR. abzweigt. Die Basis des Transistors 6₅ wird, die daraufhin in der gleichen Weise wie to

TR_t ist über eine Zenerdiode Zd mit einem mittleren normaler Ladung der Batterie 6 über den Ladekreis

Purikt des Spannungsteilers R₄ verbunden. Bei In- zwischen den Punkten^ und B fur e.ne epannungs-

beto-ebnahme der Schaltung von Fig. 1 unter begrenzende Unterbrechung der Erregung der Feld-

5 6

Wicklung 5 durch Sperren des Schalttransistors 77?, stehender Drehstromlichtmaschine über die Feldwick-

in 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 S

bei Unterbrechung der Verbindung zwischen den 5 eingeführte Sperrdiode D₁ für den Spannungsteiler A₄

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 S tritt Der Spannungsregler 9 in F i g. 1 bleibt im Übrigen dagegen der Widerstand ft_t in Funktion und speist

auch dann voll wirksam, wenn es zu einer Unter- to den Spannungsteiler A₄ mit Ausgangsstrom vom

brechung zwischen den Punkten S und B kommt, so Punkt A_x am Ausgang des Hilfsgleichrichtcrs 4, so

daß die Ladespannung der Batterie 6 nicht mehr daß auch bei einer solchen Unterbrechung die Zener-

unmittelbar mit der Regelspannung in Vergleich ge- diode Zd die Ausgangsspannung des Stromversor-

setzt 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 Ausfiih-

stand R_t zum Spannungsteiler R_t und wird damit für rungsvariante besteht die Gleichrichterbrücke im

die Zenerdiode Zd erfaßbar, die für eine entspre- Stromversorgungsaggregat 1 nur aus dem Vollweg-

chende Minderung der Erregung der Feldspule 5 gleichrichter 3, während der Hilfsglcichrichter 4 fehlt,

durch Abschalten des Stromes durch den Schalt- ao Statt dessen besteht zwischen der Feldwicklung 5 und

transistor TR_a 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 Kraltfahrzeugbetrieb 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- 35 te?', führt das Relais 10 zu einer Überbrückung der gehen der Drehstrotniirhtmaschine, d. h. einen über- Ladekontroll-Lampe 7 und des Schalters 8, die Lademäßigen Anstieg ihrer Ausgangsspannung, wie dies kontroll-Lam[>e 7 erlischt und leuchtet daher entim übrigen auch aus der graphischen Darstellung in sprechend dem Schließen bzw. Offnen 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 R_s 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 Punkte, am Ausgang des Hilfsgleich- die gleiche, wie sie oben in Verbindung mit den Ausrichters 4 verbunden. Die Diode D₃ 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 (1)

1. ι %

   der aufzuladenden Batterie als auch mit dem Ausgang

   Patentanspruch: der Gleichrichterbriicke unmittelbar verbunden, und

   zur Erfassung von Unterbrechungen in der Verbin-Spannungsregler für eine gleichstromerregte dung zwischen Gleichricbterbrücke und aufzuladen' Drehstromlichtmascnine eines Kraftfahrzeugs, die 5 der Batterie bzw. zu deren Unschädlichmachung für 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 Drehstromlichtroaschine steuert Aus der französischen Patentschrift 1519 404 ist und dessen Basis-Emitter-Strecke über eine Zener- 10 weiter ein Spannungsregler für DrehsuvrnHchtdiode 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, deren zweiter mit seiner Emitternichtgeerdeteu ^Dol (Punkt B) der Batterie (6) über Kollektor-Strecke in Serie zur Feldwicklung der eine Sperrdiode (D₁) mit einen Stromfluß zur Bat- ao Drehstromlichtmaschine liegt.

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

   nichtgeerdeten Pol (Punkt A oder A₁) der Gleich- Spannungsregler dieser An so auszubilden, daß er

   richterbrücke (3, 4) über einen Widerstand (R₃) alle mit einer möglichen Unterbrechung der Verbin-

   mit den Spannungsabfall über der Sperrdiode (D₁) dung zwischen dem Ausgang der Drehstromlicht-

   ü ^ersteigendem Spannungsabfall verbunden ist. »5 maschine einerseits und der von dieser aufzuladenden Batterie andererseits verbundenen Gefahren-