DE2147695A1

DE2147695A1 - Batterieladeeinrichtung mit verpolschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE2147695A1
Application number: DE2147695A
Authority: DE
Inventors: Istvan Dipl Ing Ragaly; Peter Dipl Ing Storz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-09-24
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1973-03-29
Also published as: BR7206583D0; GB1402306A; AU4701272A; IT963749B; JPS4830033A; ES406928A1; FR2153475A1; FR2153475B3

Description

2U7695

E. 526
21.9.1971 Es/Dr

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

EOBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Batterieladeeinrichtung mit Verpolschutzvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Batterieladeeinrichtung mit einem Wechselstromgenerator, dessen Ausgangsleistung über einen vorzugsweise in den Generator eingebauten Gleichrichtersatz gleichgerichtet wird, und mit einer Batterie.

Bei bekannten Batterieladeeinrichtungen, insbesondere bei solchen für Fahrzeuge, für welche die vorliegende Erfindung vorzugsweise benutzt werden soll, ist die positive Anschlußklemme der Batterie unmittelbar mit der positiven Anschlußklemme des Generators verbunden. Die negative An-

— 2 —

OBIGtNAL

309813/0606

Robert Bosch GmbH E. 526 Rs/Dr

Stuttgart

schlußkleinme des Generators ist ebenso wie die negative Anschlußklemme der Batterie in der Regel mit Masse verbunden. Bei derartigen Anordnungen besteht die Gefahr, daß bei einen mit falscher Polarität erfolgten Anschluß der Batterie an den Generator ein hoher Kurzschlußstrom über die zum Gleichrichten der Generatorausgangsleistung vorgesehenen Dioden fließt und diese ebenso wie eventuell weitere Teile der Anlage zerstört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterieladeeinrichtung zu schaffen, bei der durch einen mit falscher Polarität erfolgten Anschluß der Batterie keine Schaden verursacht werden. Insbesondere soll der die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators gleichrichtende Diodensatz vor Überlastung und Zerstörung geschützt v/erden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens einer Gleichstromanschlußklemme des Generators eine Verpo!schutzvorrichtung zugeordnet ist, welche eine Sicherung enthält, die bei einem mit verkehrter Polarität erfolgten Anschluß der Batterie an die Gleichstromansclilußklemmen des Generators durchschmilzt und den Kurzschlußstroπ unterbricht.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Sicherung; ein Anzeigeelement parallelgeschaltet ist. Hierdurch wird ein Verpolungsfehler sofort angezeigt und Schaden, welche durch einen endgültigen und festen Anschluß der Batterie mit falscher Polarität entstehen wurden, können vermieden werden. Mit gutem Erfolg kann der Sicherung auch ein Relais parallelgeschaltet werden, welches nach dem Durchschmelzen

3098 13/0605 bad original

_₃„ 2U7695

Robert Bosch. GmbH R. 526 Rs/Dr

Stuttgart

der Sicherling anspricht und einen im Batterieladekreis liegenden Ruhekontakt öffnet. Hierdurch erreicht -man, daß der nach dem Durchschmelzen der Sicherung offene Batterieladekreis auch offen bleibt, wenn die Batterie durch Anziehen der Anschlußschraube an der Batterieanschlußklemme fest mit dem Generator verbunden wird. Beim festen Anschluß der Batterie würde nämlich sonst die durch das Schmelzen der Sicherling erfolgte Unterbrechung des Kurzschlußkreises wieder aufgehoben und der volle Kurzschlußstrom könnte wieder fließen.

Konstruktiv hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die VerpoIschutavorrichtung ein zweischenkliges metallisches Federelement enthält, dessen Schenkel im gespreizten Zustand bei offenen Batterieladekreis einen Strompfad für den über die Sicherung fließenden Kurzschlußstroia bilden, während der Batterieladestromkreis geschlossen ist, wenn sich die beiden Schenkel des Federelementes berühren. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es hierbei vorteilhaft, wenn die Verpo!schutzvorrichtung zwei zweischenklige metallische Pederelemente enthält, wovon eines der postiven Batterieanschlußklemme und eines der negativen Batterieanschlußklemme des Generators zugeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist es gleichgültig, welche der beiden Batterieklemme?! zuerst an den Generator festgeschraubt wird. Es ist hierbei also gleichgültig, ob dieser Anschluß nur durch eine kurze Berührung erfolgt oder ob bereits ein fester Anschluß stattfindet, wobei sich die beiden Schenkel des Federelementes, bzw. hier&uf angeordneten Kontaktstücke bex-ühren. Weiterhin hat es sich zur Erhöhung der Sicherheit als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einer Schutzvorrichtung mit je einem Feder-

3098 13/0608,

2H7695.

Robert Bosch GmbH E. 526 Rs/Dr

Stuttgart

element für die positive und die negative Batterieanschlußklemme des Generators die beiden Federelemente so ausgebildet sind, daß sie einen Strompfad für den über die Sicherung fließenden KurζSchlußstrom bilden, solange wenigstens ein Federelement gespreizt ist, während der Batterieladestromkreis geschlossen ist, wenn sich jeweils beide Schenkel beider Federelemente berühren.

Ferner ist es noch zweckmäßig, wenn die Sicherung über eine Zusatzdiode angeschlossen ist, so daß der Last-Gleichrichtersatz auch nicht während des Durchschmelzens der Sicherung vom Kurzschlußstrom durchflossen ist. Hierdurch erreicht man, daß der Kurzschlußkreis vollständig vom LastkiOis getrennt wird. Der hohe, die Sicherung zum Schmelzen bringende Kurzschlußstrom kann also keine Beschädigung der Lastgleichrichter mehr verursachen.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind anhand"der dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Verpolschutzeinrichtung ohne Zusatzdiode, Fig. 2 eine Verpolschutzeinrichtung mit Zusatzdiode und

Fig. 3 eine Verpolschutzeinrichtung mit je einem Federelement für die positive und die negative Batterieanschlußklemme .

In den Figuren 1 bis 3 sind gleiche und gleichwirkende

- 5 _ 309813/0605

2U7695

Robert Bosch GmbH R. 526 Rs/Dr

Stuttgart

Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Mit 10 ist in Pig. 1 eine Verpolschutzvorrichtung für eine Batterieladeeinrichtung bezeichnet. Diese besteht aus einem zweischenkligen metallischen Pederelement 11, dessen erster Schenkel 11a durch Schweißen mit einer als Gewindebolzen ausgeführten positiven Batterieanschlußklemme 12 verbunden ist. Die Batterieanschlußkleinme 12 durchdringt den zweiten Schenkel 11b des Pederelementes in einer Bohrung 13, welche so bemessen ist, daß die Batterieanschlußkleinme 12 den zweiten Pederschenkel 11b nicht berührt. Konzentrisch zur Bohrung 13 ist auf den zweiten Schenkel 11b ein Kontakt 15 aufgeschweißt, der eine Bohrung 16 aufweist, durch welche die Batterieanschlußklemme 12 mit Abstand hindurchragt.

Die beiden Schenkel 11a und 11b des Pederelementes 11 sind durch ein Mittelstück 11' so miteinander verbunden, daß das Federelement eine U-förmige Gestalt mit zwei parallelen Schenkeln erhält. Auf dem Schenkel 11a ist gegenüber der Bohrung 13 im Schenkel 11b die schraubenbolzenförmige Batterieanschlußklemme 12 mit einem Kopfteil 17 aufgeschweißt. Auf diesem Kopfteil 17 sitzt eine Isolierstoffscheibe 18 und hierauf ein Kontakt 19» welcher eine Bohrung 20 aufweist, so daß das Kontaktstück 19 ebenfalls gegen die Batterieanschlußklemme 12 isoliert ist. Beim Zusammendrücken der beiden Schenkel des Pederelementes 11 berühren sich die Kontakte 15 und 19-

Von dem Kontakt 19 führt eine Leitung 21 zu einem Punkt 22, an den die Kathoden von drei Dioden 23 angeschlossen sind, deren Anoden einerseits mit den Kathoden von drei weiteren Dioden 24 und andererseits mit den drei Phasenanschlüssen einer Drehstrom-Ausgangswicklung 25 eines Drehstromgenerators

- 6 -309813/0605

— ο —

Robert Bosch GmbH E. 526 Rs/Dr

Stuttgart

G verbunden sind. Der Drehstromgenerator G wird im Nebenschluß erregt, die Erregerwicklung ist mit 26 bezeichnet. Die Anoden der drei Dioden 24- sind gemeinsam zu einem Punkt 27 geführt, welcher im Betrieb die negative Anschlußklemme des Generators bildet und mit dem negativen Pol einer nicht dargestellten Batterie, bzw. mit Masse verbunden ist.

Zwischen den Kontakt 19» bzw. zwischen die Leitung 21 und den zweiten Schenkel 11b des Federlementes 11 ist eine Sicherung 32 eingeschaltet. Parallel zu dieser Sicherung 32 liegt eine Kontrollampe 33 und, wie strichpunktiert angedeutet, gegebenenfalls ein Spannungsrelais R. Die Kontrollampe 33 dient dazu, nach dem Durchschmelzen der Sicherung 32 den falschen Anschluß der nicht dargestellten Batterie an den Generator anzuzeigen. Hierdurch soll verhindert werden, daß eine auf die Batterieanschlußklemme 12 aufgedrehte Schraube mit dem Batterieanschluß weiter zugedreht wird, so daß sich die Kontakte 15 und 19 berühren, wodurch die durch das Schmelzen der Sicherung bewirkte Unterbrechung des Kurzschlußstromkreises wieder aufgehoben würde. Die Anordnung eines Relais R, dessen Ruhekontakt r in den Batterieladekreis eingeschaltet ist,hat die gleiche Aufgabe, nämlich die unterbrechung des Batterieladekroises nach dem Ansprechen der Sicherung 32. Bei dieser Anordnung entfällt die Motwendigkeit zur Beobachtung einer Kontrollampe, insbesondere wenn das Relais R mit einer Selbsthaltung versehen wird.

Die Anordnung nach Fig. 1 arbeitet folgendermaßen:

Wird aus Versehen an den Punkt 27 der positive Pol einer Batterie und an die Klemme 12 deren negativer Pol angeschlossen, dann fließt ein hoher Kurzschlußstrom über die

— 7 — 309813/0605

. 2U7695

Eobert Bosch GmbH E. 526 Es/Dr

Stuttgart

Dioden 23 und 24, über die Leitung 21, die Sicherung 32, den Schenkel 11b und den Schenkel 11a des Federelementes 11 und über die Batterieanschlußklemme 12 zum negativen Pol der Batterie. Die Sicherung 32 schmilzt, wodurch der Kurzschlußstromkreis unterbrochen und die Dioden 23,24 vor Beschädigungen geschützt werden. Gleichzeitig leuchtet die Kontrollampe 33 auf, bzw. es spricht das Beiais E an und der Ruhekontakt r wird geöffnet. Durch die Kontrollampe 33 > bzw. durch das Eelais E soll verhindert v/erden, daß der Batterieanschluß an der Klemme 12 weiter zugeschraubt wird und der Kontakt 15 iait dem Kontakt 19 in Berührung kommt. Hierdurch würde die nach dem Ansprechen der Sicherung erfolgte Unterbrechung des Kurzschlußkreises wieder aufgehoben. Die Lampe 33 dient also als Warn- bzw. als Anzeigeelement, das Eelais E und der zugehörige Kontakt r als dauernde Abschaltvorrichtung.

Die Schaltung nach Fig. 1 kann jedoch nicht in jedem Fall ei-

verhiixlern ne Beschädigung der Dioden 23 und 24f, da auch hierbei noch bestimmte Anschlußvorschriften beachtet werden müssen; insbesondere besteht die Gefahr, daß die Warnlampe 33 übersehen wird, wenn kein Eelais E vorhanden ist. Wird zum Beispiel das Batteriekabel an der Anschlußklemme 12 zuerst völlig festgeschraubt, bis sich die Kontakte 15 und 19 berühren, so bietet diese Schutzvorrichtung keine Sicherheit.

Fig. 2 zeigt eine Weiterentwicklung der Verpolschutzvorrichtung nach Fig. 1. Der wichtigste Unterschied hinsichtlich des Aufbaues des Federelementes 11 liegt darin, daß der Kontakt 15 unter Zwischenlage eines Isolierstoffteiles 14 an dem zv/eiten Schenkel 11b des Federelementes 11 befestigt ist. Weiterhin ist der Punkt 27 über eine zusätzliche Leitung 28 mit einem Punkt 29 verbunden, an den die Anode einer Diode 30 angeschlossen ist. Die Kathode der Diode 30 ist

309813/0605 .

-8- 2H7695

Robert Bosch GmbH . E. 526 Rs/Dr

Stuttgart

einerseits über eine Sicherung 32 mit dem zweiten Schenkel 11b des Federelementes 11 und andererseits über eine Leitung 31 mit dem Kontakt 15 verbunden.

Die Anordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich in der Wirkungsweise von,der Anordnung nach Fig. 1 dadurch, daß der Kurzschlußstrom, bzw. der Schmelzstrom für die Sicherung 32 nicht mehr über die Dioden 23 und 24 fließt, sondern über die zusätzliche Diode 30? so daß die Lastdioden 23 und 24 nicht durch den KurζSchlußstrom gefährdet werden. Diese Anordnung hat weiterhin den Vorteil, daß die durch die abgeschmolzene Sicherung erfolgte Unterbrechung des Kurzschlußstromes nicht aufgehoben wird, wenn das Batterieanschlußkabel an der Batterieanschlußklemme 12 so weit festgeschraubt wird, daß der Kontakt 15 den Kontakt 19 berührt. Auch in diesem Fall unterbricht die durchgeschmolzene Sicherung weiterhin den Kurζschlußstrom.

Andererseits bietet auch diese Schaltung noch keine vollständige Sicherheit, denn wenn das zum negativen Pol der Batterie führende Anschlußkabel am Federelement 11 zunächst festgeschraubt wird, so daß sich die Kontakte 15 und 19 berühren, und der Anschluß des positiven Batteriepoles erfolgt an der Klemme 27 erst danach, so fließt auch bei dieser Schaltung der das Schmelzen der Sicherung 32 bewirkende Kurζschlußstrom zum Teil über die Dioden 23 und 24. Um dies zu vermeiden, ist die Verpolschutzvorrichtung noch weiterhin gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Vorschlag verbessert worden, allerdings mit einigem Mehraufwand.

Fig. 3 zeigt eine Weiterentwicklung der beiden zuvor geschilderten Ausführungsformen einer Verpolschutzvorrichtung 10. Sie besteht aus zwei zweischenkligen, metallischen Feder-

. - 9 30 9 813/0605 sad original

Eobert Bosch GmbH H. 526 Hs/Dr

Stuttgart

elementen 34- und 35* welche wie die zuvor beschriebenen Federelemente U-förmig mit zwei parallelen Schenkeln ausgebildet sind. Bas Federelement 34 ist auf die negative Batterieanschlußklemme 36 des Generators aufgesetzt, das Federelement 35 auf die positive Batterieanschlußklemme 37-Der obere Schenkel 34b des Federelementes 34- weist eine Bohrung 38 auf, welche ein auf dem unteren Schenkel 34a mechanisch und elektrisch befestigter Bolzen durchdringt, der die negative Batterieanschlußkleinme 36 bildet. Auf deren dem Schenkel 34a zugekehrten Ende ist ein Kontaktstück angeordnet, welches beim Zusammendrücken des Federelementes 34- ein Kontaktstück 40 berührt, daß durch eine Isolierstoffscheibe 41 isoliert an dem oberen Schenkel 34b des Federelementes 34 befestigt ist. Das Kontaktstück 40 und die Isolierstoffscheibe 41 haben wie der obere Schenkel 34b Bohrungen, welche konzentrisch zu der Bohrung 38 im Schenkel 34b angeordnet sind und ebenfalls von der negativen Batterieanschlußklemme 36 ohne Kontaktierung durchdrungen werden.

Das Federelement 35 ist aufgebaut wie das Federelement 34-, lediglich mit dem Unterschied, daß ein dem Kontaktstück entsprechendes Kontaktstück 42 unter Zwischenlage einer Isolierstoff scheibe 43 auf dem dem unteren Schenkel 35a zugekehrten Ende der positiven Batterieanschlußklemme isoliert befestigt ist.

Auf die Darstellung des Generators ist in Fig. 3 verzichtet worden. Seine drei Ausgänge 44 sind einerseits mit den Anoden der positiven Dioden 23 und andererseits mit den Kathoden der negativen Dioden 24 verbunden. Die Anoden der negativen Dioden 24 sind zusammengefaßt und über eine Leitung 45 mit dem Kontaktstück 40 an der Federklemme 34- verbunden. Die Kathoden der positiven Dioden 23 sind ebenfalls zusammengefaßt und über eine Leitung 46 mit einem dem Kon-

309813/0606 _{BAD 0RfeiNAL}

Robert Bosch GmbH R. 526 Rs/Dr

Stuttgart

taktstück 40 entsprechenden Kontaktstück 47 an der Federklemme 35 verbunden. Vom Schenkel "34 a des Federelementes 34 führt eine Leitung 48 zur Anode einer Diode 30, deren Kathode einerseits mit dem Kontaktstück 42 auf dem Federelement 35 und andererseits mit dessen Schenkel 35a über eine Sicherung 32 verbunden ist. Parallel zur Sicherung 32 kann wieder eine Kontrollampe 33 angeordnet werden.

Bei der in Pig. 3 dargestellten Ausführung ist die Anschlußreihenfolge beliebig. Gleichgültig ob bei einem verpolten Batterieanschluß zuerst die Batterianschlußklemme 36 oder die Batterieanschlußklemme 37 festgeschraubt wird, bleiben die Dioden 23 "und 24 von Kurzschlußstrom undurchflossen, welcher stets über die Diode 30 zur Sicherung 32 fließt. Eine Überbrückung des Sieherungselementes 32 ist nicht möglich.

BAD ORIGINAL

309813/0605

Claims

2U7695

Robert Bosch GmbH R. 526 Rs/Dr

Stuttgart

Ansprüche

M.)Batterieladeeinrichtung mit einem Wechselstromgenerator, dessen Ausgangsleistung über einen vorzugsweise in den Generator eingebauten Gleichrichtersatz gleichgerichtet wird, und mit einer Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Gleichstromanschlußklemme (12,27,36,37) des Generators (G) eine Verpolschutzvorrichtung (10) zugeordnet ist, welche eine Sicherung (32) enthält, die bei einem mit verkehrter Polarität erfolgten Anschluß der Batterie an die Gleichstromanschlußklemmen (12,27j36, 37) des Generators (G) durchschmilzt und den Kurzschlußstrom unterbricht.
2. Battex'ieladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherung (32) ein Anzeigeelement (33) parallelgeschaltet ist.
3. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherung (32) ein Relais (R) parallelgeschaltet ist, welches nach dem Durchschmelzen der Sicherung anspricht und einen im Batterieladekreis liegenden Ruhekontakt (r) öffnet.
4. Batterieladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3»

309813/0S06 12

2U7695

Robert Bosch GmbH E. 526 Rs/Dr

Stuttgart

dadurch gekennzeichnet, daß die Verpolschutzvorrichtung (10) ein zweischenkliges metallisches Federelement (11) enthält, dessen Schenkel (11a,11b) im gespreizten Zustand bei offenem Batterieladekreis einen Strompfad für den über die Sicherung (32) fließenden Kurzschlußstrom bilden, während der BatterieladeStromkreis geschlossen Ψ ist, wenn sich die beiden Schenkel des Federelementes berühren (Pig. 1 und Pig- 2).
5. Batterieladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpolschutzvorrichtung (10) zwei zweischenklige metallische Federelemente (3^» 35) enthält, wovon eines der positiven Batterieanschlvißklemiae (37) und eines der negativen Batterieanschlußklemme (36) des Generators (G) zugeordnet ist (Fig. 3)·
6. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federelemente (34-_? 35) bei offenem Batterieladekreis einen Strompfad für den über die Sicherung (32) fließenden Kurzschlußstrom bilden, solange wenigstens ein Federelement gespreizt ist, während der Batterieladestromkreis geschlossen ist, wenn sich jeweils beide Schenkel (34-a,b, 35a₅b) beider Federelemente (34,35) berühren (Fig. 3).

- 13 -

308813/0605

BAD

2U7695--

Robert Bosch GmbH R. 526 Rs/Dr

Stuttgart
7. Batterieladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer (11a, 34-a,35a) der beiden Schenkel des Pederelementes (11,34»35) elektrisch und mechanisch mit einer Batterieanschlußklemme (12,36, 37) des Generators (G-) verbunden ist, während der zweite Schenkel (I1b,34-b,35t>) des gespreizten Federelementes gegen diese Batterieanschlußklemme isoliert ist."
8. Batterieladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung (32) über eine zusätzliche Diode (30) angeschlossen ist, so daß der Last-Gleichrichtersatz (23»24) nicht vom Kurzschlußstrom durchflossen ist (lig. 2 und S¹Ig. 3)«

309813/0605

Leerseite