DE2109819A1 - Spannungsregler für ein Batterie ladesystem - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE
DipUng. WERNER COHAUSZ · Dipl.-Ing. WILHELM FLORACK . Dipl-Ing. RUDOLF KNAUF

4 Düsseldorf, Schumannstraße 97 ΛΐηηοΊΛ

Spannungsregler für ein Batterieladesystem

Die Erfindung betrifft einen Spannungsregler für ein Batterieladesystem.

Ein Spannungsregler gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Ausgangstransistor, der den Stromfluß in der Feldwicklung eines Generators steuert, welcher eine Batterie lädt, eine Widerstandskette zum Hessen der Ausgangs spannung des Generators, eine Zenerdiode, die derart mit der Widerstandskette verbunden ist, daß ' sie bei einer Sollspannung leitet und das Leiten des Ausgangstransistors steuert, wobei die Widerstandskette einen Thermistor zur Bildung einer Temperaturkompensation aufweist und zum Thermistor der Kollektor/Emissionselektroden-Weg eines Transistors parallelgeschaltet ist, sowie Torspannmittel zur Regelung der Steuerelektrodenspannung des Transistors derart, daß die Segelspannung sich in festgelegter Weise temperaturabhängig ändert.

Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Pig. 1 ein Schaltbild,

Fig· 2 eine Spannungs/Temperatur-Kurve, wie man sie bei einer bekannten Anordnung für eine Ausgangsβtromstärke von 5 Ampere

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ι erhält, und

Fig. ^ eine entsprechende Kurve, wie man sie erhält, wenn man mit y der in Fig. 1 gezeigten Schaltung arbeitet.

Zu einem Kraftfahrzeug gehört ein Wechselstromgenerator 11, der vom Motor des Fahrzeugs angetrieben wird, ferner eine Batterie 12, deren Minuspol mit Masse verbunden ist. Der Ausgang vom Wechselstromgenerator wird über einen Zweigweggleichrichter 13 der Batterie 12 zugeleitet, und ein zusätzlicher Ausgang vom Wechselstxmgenerator wird durch drei Dioden 14 einer Plus-Snergieleitung 15 zugeleitet, die mit dem Pluspol der Batterie 12 über eine Kontrolllampe 16 und den Zündschalter 17 des Fahrzeugs in Reihe verbunden ψ ist. Die Zündungslasten 18 des Fahrzeugs sind mit der Verbindung zwischen der Lampe 16 und dem Schalter 17 verbunden.

Zwischen die Leitung 15 und Masse ist eine Widerstandskette geschaltet, die aus einem Thermistor 21 und zwei Widerständen 22 und 23 in Reihe besteht. Die Verbindung zwischen den Widerständen 22 und 23 ist über eine Zenerdiode 24 mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 25 verbunden, dessen Emissionselektrode mit Masse und dessen Kollektor mit der Verbindung zwischen dem Thermistor 21 und dem Widerstand 22 über einen Widerstand 26 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 25 ist ferner mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 27 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der k Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 28 verbunden ist, dessen Emissionselektrode mit Masse und dessen Kollektor mit der Leitung 15 über die Feldwicklung 29 des Wechselstromgeneratorβ verbunden ist, wobei eine Diode 31 zur Wicklung 29 parallelgeschaltet ist. Die Kollektoren der Transistoren 27 und 28 sind miteinander verbunden und mit der Steuerelektrode des Transistors 25 über einen Kondensator 32 und einen Widerstand 33 in Reihe verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 25 ist über einen Widerstand 34 mit Masse verbunden, und die Steuerelektrode und der Kollektor sind über einen Kondensator 35 miteinander verbuunden, der eine Funkstörung auf ein Minimum reduziert.

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Zwei Widerstände 41 und 42 in Reihe sind zum Thermistor 21 parallelgeschaltet, und mit der Verbindung zwischen den Widerständen 41 'and 42 ist die Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 43 verbunden, dessen Kollektor mit der Verbindung zwischen dem Thermistor 21 und dem Widerstand 41 und dessen Emissionselektrode ait der Verbindung zwischen dem Thermistor 21 und dem Widerstand 42 verbunden ist. Wenn der Zündschalter 17 geschlossen wird, fließt Strom über die Kontrollampe 16 und den Widerstand 26, um die Transistoren 27 uad 26 einzuschalten, so daß Strom in der Wicklung 29 fließen kann* In dieser Phase leuchtet die Lampe 16 auf. Wenn der Motor des Fahrzeugs angelassen worden ist und der Wechselstromgenerator einen Ausgang erzeugt, wird der zum Begier fließende Strom durch die Sieden 14 aufrechterhalten, die Spannung auf beiden Seiten der Lampe 16 wird jedoch gleich, so daß die Lampe 16 auegeht. Wenn die Spannung zwischen der Leitung 15 und Masse einen Wert erreicht, der ausreicht, um ein Leiten der Zenerdiode 24 zu bewirken, fließt Strom sum Steuerelektroden/Baissionselektroden-Weg des transistors 25, so daß durch den Widerstand 36 fließender Strom vom Transistor

27 sum Transistor 25 umgeleitet wird, und die Transistoren 27 und

28 beginnen sich anzuschalten. Auf Grund des Büokkoppluügekreises 32, 53 sohaltet der Stromkreis schnell von einem Zustand, bei dem der Transistor 28 vollständig ausgeschaltet und der Tranistor 25 vollständig eingeschaltet ist, in «inen anderen Zustand über, bei dem der Transistor 25- vollständig ausgeschaltet und der Transistor 28 vollständig eingeschaltet ist. Der durch die Zenerdiode 24fließende Strom bestimmt die Leitungsperioden der Transistoren 25 und 28, um einen mittleren StromfluB in der Wicklung 29 »u erzeugen, der ausreicht, um Strom ait geregelter Spannung zur Batterie 12 weiterfließen su lassen.

Obgleich die Zenerdiode 24 immer leitet, wenn eine Sollspannung daran angelegt wird, wird die Ausgangs spannung des Wechsel stromgenerator s, bei der die Zevnerdiode 24 leitet, durch den Thermistor 21 und die Widerstände 22 und 23 bestimmt. In bekannten Anordnungen sind der Transistor 43 und die Widerstände 41 und 42 nicht vofgese-

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hen. Wenn man diese Bauelemente für den Moment außer acht läßt und annimmt, daß der Thermistor 21 nahe an der Batterie sitzt, hat bei kalter Batterie der Thermistor 21 einen relativ hohen Widerstand, und an ihm entsteht ein erheblicher Spannungsabfall. Hit wärmer werdender Batterie wird der Thermistor 21 ebenfalls wärmer, und sein Widerstand fällt ab, so daß der Spannungsabfall daran ebenfalls abnimmt. Ss versteht sich, daß die Spannung des Wechselstromgenerator β , bei der die Zenerdiode 24 su leiten beginnt, durch den Spannungsabfall am Thermistor 21 erhöht wird, und in der Praxis entsteht eine Kurve in der in Pig. 2 gezeigten form. Wie aus dieser Kurre su ersehen 1st, nimmt die Betriebsspannung mit der Batterietemperatur ab, unglücklicherweise kann das unter bestimmten Torametsungen jedoch keine brauchbare Charakteristik but Regelung der Spannung sein, die an eine Fahrzeugbatterie angelegt wird. Aus diesem Grunde sind die Widerstände 41 und. 42, sowie der Transistor 45 Torgesehen. Wenn diese Anordnung "vorgesehen wird, hat der Thermistor im heißen Zustand einen niedrigen Widerstand, und der meiste Strom des Systems fließt durch ihn durch. Unter diesen Umständen leitet die Zenerdiode 24, wenn die Spannung in der Leitung 15 einen relatir niedrigen Wert erreicht. Wenn der Thermistor jedoch kalt ist, hat er einen relativ hohen Widerstand, und dann fließt Strom durch den Widerstand 41, um den Transistor 45 einzuschalten, der dann leitet, um damit die Erhöhung in der Spannung an der Leitung 15 *u begrenzen. 9er Effekt davon ist, daß eine Kurve gemäß der Barstellung in Fig. 3 entsteht, die für bestimmte Bedingungen eine wesentlich bessere Betriebsoharakteristik für eine Fahrzeugbatterie darstellt. Die genaue Form der Kurve läßt sich natürlich dadurch ändern, daß die Widerstandswerte der Widerstände 41 und 42 geändert werden.

Patentansprüche

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   1J Spannungsregler für ein Satter!eladesystem, gekennzeichnet durch einen Auegangstransistor, der den Stromfluß in der Feldwicklung (29) eines Generators (11) steuert, welche eine Batterie (12) lädt, eine Viderstandskette (21,22,23) zum Messen der Ausgangsspannung des Generators (11), eine Zenerdiode (24)» dl· derart Bit der Viderstandskette (21,22,23) verbunden ist, daß sie bei einer Sollspannung leitet und das Leiten des Ausgangstransistors steuert, wobei die Viderstandskette (21,22,2?) einen Thermistor (21) zur Bildung einer Temperaturkompensation aufweist und sua Thermistor (21) der Kollektor/Emissionselektroden-Weg eines Transistors parallelgesohaltet ist, wowie Vorspannmittel zur Regelung der Steuerelektrodenspannung des Transistors derart, daß die Eegelepannung eich in festgelegter Weise temperaturabhängig ändert.
2. 2. Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torspannmittel den Transistor einschalten, wenn der Thermistor (21) relativ kalt ist, derart, daß er einen relativ hohen Widerstandwert hat, wobei der Transistor im wesentlichen nicht leitend ist, wenn der Thermistor (21) relativ heiß ist und einen relativ niedrigen Weiderstandswert hat, derart, daß der größte Teil des Stroms durch den Thermistor (21) fließt.
3. 3. Spannungsregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode das Leiten eines AEingangstransistors steuert, der im leitenden Zustand den Steuerelektrodenstrom vom Ausgangstransistor abnimmt, wobei der eingangs- und der Ausgangstransistor durch einen positiven fiuokkopplungskreis miteinander verbunden sind, derart, daß die Transistoren zwischen einem Zustand, bei dem der llngangstransistor voll leitend und der Ausgangstransistor ausgeschaltet ist, und einem anderen Zustand schwingen, bei dem der Ausgangstransistor voll leitend und der Singangstransistor ausgeschaltet ist, wobei das Impulstastverhält-

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   nie durch den Strom bestirnt ist« der durch die Zenerdiode (24) fließt.

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