DE2153655C2

DE2153655C2 - Stromversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2153655C2
Application number: DE2153655A
Authority: DE
Inventors: Clair Emerson Detroit Mich. Mitchell
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1970-10-29
Filing date: 1971-10-28
Publication date: 1982-12-30
Also published as: CA928785A; JPS47009522A; FR2113111A5; US3622858A; DE2153655A1; GB1321326A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, das einen batteriegespeisten Anlassermotor für den Fahrzeugmotor aufweist, mit einem eine Feldwicklung enthaltenden Wechselstromgenerator, mit einer elektrischen Batterie, die über Gleichrichter mit dem Wechselstromgenerator verbunden 1st, mit einem Halbleiter-Spannungsregler In Reihe zu der Feldwicklung, mit Schaltmitteln für ein beim Startvorgang erfolgendes anfängliches Erregen über den Halbleiter-Spannungsregler und mit einer Halbleiterschalteinrichtung, die dafür sorgt, daß der Halbleiterregler erregt bleibt, so lange die an den Ausgangswicklungen auftretende Spannung eine vorbestimmte Größe übersteigt.

Eine derartige Stromversorgungseinrichtung ist beispielsweise In der US-PS 34 96 443 beschrieben. Die Feldwicklung des Motors liegt hierbei in Reihe zu einem Halbleiterschalter eines Halbleiter-Spannungsreglers. Bei Motorstillstand sind zwei Transistoren einer mit den Ausgangswicklungen gekoppelten Halblelterschaltelnrichtung gesperrt, wodurch auch der Halbleiterschalter des Spannungsreglers gesperrt wird, so daß sich die Batterie nicht über die Feldwicklung entladen kann. Beim Schließen eines Zündschalters wird auch dann, wenn noch nicht der Anlaßvorgang eingeleitet wird, der Spannungsregler unter Überbrückung eines der Transistoren an die Batterie angekoppelt. Dadurch kann ein Erregerstrom über den Halbleiterschalter durch die Feldwicklung fließen, sobald die Zündung eingeschaltet ist. Nach dem Anlassen und dem Anspringen des Motors werden die Transistoren der Halbleiterschalteinrichtung durchgeschaltet, so daß der Spannungsregler auch dann erregt bleibt, wenn der Zündschalter wieder geöffnet wird und die am Sternpunkt anstehende Spannung so groß ist, daß die Halbleiterschalteinrichtung durchgeschaltet bleibt. Der wesentliche Nachteil dieses Standes der Technik besteht darin, daß bereits beim Einschalten der Zündung, ίο also nicht erst beim Anlassen des Motors, die Feldwicklung des Wechselstromgenerators erregt wird. Dieses führt zu einer unnötigen Belastung der Batterie, da zu diesem Zeitpunkt noch kein Anlassen des Motors erwünscht sein muß.

Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Stromversorgungseinrichtung gemäß Oberbegriff die Im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erwähnten Nachteile zu vermelden und diese Einrichtung In relativ einfacher Weise so auszubilden, daß die Feldwicklung nicht bereits beim Einschalten der Zündung bzw. beim Starten, sondern erst dann erregt wird, wenn ein entsprechender Bedarf besteht, also dann, wenn der eigentliche Anlaßvorgang durchgeführt wird Hinsichtlich einer einfachen Ausbildung der Einrichtung soll berücksichtigt werden, daß der Zünd- und Anlasserschalter vielfach an entfernter Stelle angeordnet ist und möglichst wenige, kurze Leitungen zur Anwendung kommen rollen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Stromversorgungseinrichtung der Im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Schaltmittel In Form eines mit der Batterie verbundenen Halbleiter-Spannungspegeldetektors mit zwei Schaltzuständen ausgebildet sind, der den Spannungsregler einschaltet, wenn die Batteriespannung durch Belastung mit dem Anlassermotor einen bestimmten Spannungspegel unterschreitet.

Bei einer solchen Stromversorgungseinrichtung wird die Feldwicklung erst dann erregt, wenn ein solcher Zustand nach Einschalten der Zündung beim Starten des Anlassermotors benötigt wird, wobei das Abfallen der Batteriespannung durch die Belastung des Anlassermotors ausgewertet und ausgenutzt wird. In bekannter Welse fließt beim Betätigen des Anlassermotors ein sehr hoher Strom, der die Batteriespannung von einer Nennspannung von beispielsweise 12 Volt auf einen Wert von etwa 10 Volt fallen läßt. Dieser Spannungsabfall wird von dem Spannungspegeldetektor erfaßt und als Zeitpunkt für den Beginn der Erregung der Feldwicklung über den Spannungsregler ausgenutzt. Da der Spannungspegeldetektor auf Halblelterbasls aufgebaut ist, kann der diesen Im Ruhezustand durchfließende Strom vernachlässigbar klein gehalten werden. Im übrigen Ist es lediglich erforderlich, den Spannungsregler bzw. den angekoppelten Spannungspegeldetektor über eine einzige Leitung mit der In der Nähe befindlichen Batterie bzw. dem Ausgang des Wechselstromgenerators zu verbinden, ohne daß eine entsprechende Verbindung zu dem Zünd- sowie Anlaßschalter notwendig 1st.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, In der mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine Schaltung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Flg. 2 eine Schaltung einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In den einzelnen Figuren der Zeichnung sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern versehen. In Fig. 1 ist ein elektrischer Wechselstromgenerator ¹O für ein Kraftfahrzeug dargestellt, der Atisgangswicklungen 12, 14 und 16 aufweist, die in einer Sternschaltung verbunden sind. Diese Wicklungen sind mit einem Doppelweggleicherichter 18 in geeigneter Welse verbunden, der eine positive Gleichspannungsausgangsklemme 20 und eine negative Gleichspannungsausgangsklemme 11 besitzt. Die positive Ausgangsklemme 20 ist über eine Leitung 24 mit der positiven Klemme 26 einer elektrischen Batterie 28 verbunden. Die negative Ausgangsklemms 22 und die negative Klemme 30 der Batterie 28 sind geerdet.

Ein bewegbarer leitender Arm 32 eines Zündschalters 34 ist mit der positiven Klemme 20 des Gleichrichters 18 über die Leitung 36 und ferner mit der positiven Klemme 26 der elektrischen Batterie 28 über die Leitung 36 und Leitung 24 verbunden. Der Zündschalter 34 besitzt eine »Eln«-Klemme 38 und eine »Anlasser«-Klemme 40. Wenn der Zündschalter 34 in seine Anlaßstellung gebracht wird, überbrückt der bewegbare gleitende Arm 32 sowohl die »Eln«-Klemme 38 als auch die »Anlaß«- Klemme 40. Durch die Verbindung der »Anlaß«- Klemme 40 wird die Relaiswicklung 42 von der positiven Klemme 26 der Batterie 28 erregt, wodurch die Relaiskontakte 44 geschlossen werden und der Anlassermotor 46 wird von der positiven Klemme 26 der Batterie 28 beaufschlagt. Der Anlassermotor 46 Ist mit der Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeuges gekoppelt und kurbelt diese an und startet sie. Wie allgemein bekannt 1st, benötigt der Anlassermotor 46 beim Anlaßvorgang einen sehr hohen Strom, wodurch die Klemmenspannung der Batterie 28 um einen wesentlichen und merklichen Betrag erniedrigt wird. Wenn die elektrische Batterie 28 z.B. eine Klemmenspannung von 12 Volt aufweist, so kann ihre Klemmenspannung während der Zelt, In der der Anlassermotor 46 betrieben wird, auf einen Wert von etwa 10 Volt abfallen.

Wenn der Zündschalter 34 entweder in der »Anlaßeoder der »Ein«-Stellung geschlossen wird, so daß der leitende bewegbare Arm 32 die »Ein«-Klemme 38 erfaßt, so wird das Zündsystem 47 des Kraftfahrzeugmotors erregt.

Eine Leitung 48 wird über die Leitung 50, welche mit dem Knotenpunkt 49 verbunden Ist, der sich an der Ausgangsklemme 20 und der Leitung 24 befindet, und über die Leitung 52, Leitung 54 und Leitung 56 erregt. Die Leitung 48 ist Ihrerseits mit einer Klemme 58 der Steueroder Feldwicklung 60 des Wechselstromgenerators 10 verknüpft. Ferner 1st die Leitung 48 bei einem Knotenpunkt 62 mit einer Leitung 64 einer Halbleitererregerschaltung verbunden, die allgemein mit 66 bezeichnet ist.

Die andere Klemme 68 der Feldwicklung 60 ist mit einem herkömmlichen Halblelterspannungsregler verbunden, der allgemein mit 70 bezeichnet Ist. Dieser Spannungsregler 70 weist einen Spannungsteiler 72 auf, der zwischen den Leitungen 74 und 76 liegt. Die Leitung 76 ist ihrerseits über den Knotenpunkt 78 unci der Leitung 80 geerdet. Der Spannungsteiler 72 weist einen veränderbaren Widerstand 82 mit einem bewegbaren Arm 84 auf, der mit einer Klemme einer Zener-Diode 86 verbunden Ist. Die andere Klemme der Zener-Diode 86 ist mit der Basis oder der Steuerelektrode eines ersten Transistors 88 verbunden, und diese Basis oder die Steuerelektrode ist mit einer Leitung 76 über einen Widerstand 90 verknüpft. Der Kollektor des ersten Transistors 88 ist mit der Leitung 74 über einen Widerstand 92 und der Emitter mit der geerdeten Leitung 75 über eine Leitung 94 verbunden. Der Kollektor des ersten Transistors 88 ist auch mit der Basis oder der Steuerelektrode eines zweiten oder Ausgangstransistors 95 geschaltet, dessen Kollektor mit der Feldwicklung 60 des ■Wechselstromgenerators 10 und einer Diode 96 zur Unterdrückung des Einschaltstoßes verbunden 1st Diese Diode Hegt an der Feldwicklung 60. Der Emitter des zweiten oder des Ausgaagstransistors 95 ist über eine Leitung 98 mit der geerdeten Leitung 76 verbunden.

Die Halbleitererregerschaltung 66 weist einen Spannungsteller 100 auf, der zwischen der Leitung 64 und der Leitung 76 Hegt, und eine Klemme 102 besitzt, die mit der Basis der Elektrode eines Transistors 104 verbunden ist, der in Verbindung mit einem Transistor 106 einen Spannungspegeldetektor in Form eines nichtsättigenden Schmitt-Triggers aufweist. Die zwei Transistoren 104 und 106 bilden zusammen mit den Widerständen 108, 110, 112, 114 und 116 den Schmitt-Trigger. Eine Zener-Diode 118 liegt mit einer Klemme an der geerdeten Leitung 76 und mit der anderen über einen Widerstand 120 an der Erregerleitung 64, wobei der Widerstand 120 für den Spannungspegeldetektor in Form des Schmitt-Triggers eine Bezugsspannung liefert. Der Spannungsteiler 100 führt über den Verbindungspunkt 102 einen Teil der Spannung, die auf der Leitung 64 vorliegt, der Steueroder Basiselektrode des Transistors 104 zu.

Wenn die Klemmenspannung der Batterie 28 sich auf Nennhöhe befindet, d. h., wenn der Anlasser 46 nicht betätigt wird, 1st die Spannung auf der Leitung 64 derart, daß der Transistor 104 des Schmitt-Triggers sich in einem leitenden Zustand und der Transistor 106 sich in einem nichtleitenden Zustand befindet.

Der Kollektor des Transistors 106 ist über einen Widerstand 121 mit der Basis oder der Steuerelektrode eines Transistors 122 und der Emitter dieses Transistors mit einer Leitung 124 verbunden, die ihrerseits von der Leitung 64 über den Widerstand 120 versorgt wird. Der Kollektor des Transistors 122 ist über den Widerstand 125 mit der geerdeten Leitung 76 und über einen Widerstand 130 mit der Steuerelektrode 126 eines gesteuerten Gleichrichters 128 verbunden. Die Ausgangselektroden, d. h. die Anode und die Kathode des gesteuerten Gleichrichters 128 liegen zum Widerstand 132 In Reihe, und diese Reihenschaltung Hegt zwischen der Leitung 64 und der geerdeten Leitung 76. Ferner ist ein Kondensator 134, der zur Unterdrückung von Einschaltstößen verwendet wird, zwischen der Steuerelektrode 126 und der geerdeten Leitung 76 geschaltet.

Der Verbindungspunkt zwischen der Anode des gesteuerten Gleichrichters 128 und dem Widerstand 132 1st über den Widerstand 136 mit der Basis eines anderen Transistors 138 verknüpft. Der Emitter des Transistors 138 ist mit der Leitung 64 über die Leitung 140 und der Kollektor desselben mit der geerdeten Leitung 76 über

' einen Widerstand 142 verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors 138 und dem Widerstand 142 ist über eine Leitung 144 mit der Leitung 74 verknüpft, die zum Halblelterspannungsregler 70 gehört.

Der neutrale Punkt 150 der sternförmig geschalteten Wechselstromgeneratorausgangswlcklungen 12, 14 und 16 1st über die Leitungen 152, 154, 156, die glelchrlchtende D'ode 158 und den Widerstand 160 mit der Steueroder Basiselektrode des Transistors 162 verbunden. Der Kollektor dieses Transistors Ist über die Leitung 164 und den Widerstand 136 mit der Steuer- oder Basiselektrode

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des Transistors 138 verbunden und der Emitter des Transistors 162 ist über die Leitung 166 geerdet. Ferner liegt eine Klemme eines Kondensators 167 zwischen dem Widerstand 160 und der Diode 158, während die andere Klemme geerdet ist. _r

Wie zuvor festgestellt wurde, befindet sich auf der Leitung 64 dann, wenn diese von der Batterie 28 während der normalen Arbeltsbedingungen, abgesehen vom Anlaßvorgang des Kraftfahrzeugmotors, eine derartige Spannung, daß der Transistor 104 des Pegeldetektors oder des Schmitt-Triggers sich In einem leitenden Zustand und der Transistor 106 sich in einem nichtleitenden Zustand befindet. Wenn sich der Transistor 106 in einem nichtleitenden Zustand befindet, ist auch der Transistor 122 nicht leitend, da durch den Widerstand

121 kein Basisstrom fließen kann. Wenn der Tar.slstor

122 nicht leitend 1st, kann auch kein Strom in die Steuerelektrode 126 des gesteuerten Gleichrichters 128 fließen, so daß auch der gesteuerte Gleichrichter 128 gesperrt 1st. Dadurch wird ein Stromfluß aus der Basis des Transistors 138 verhindert, so daß dieser gesperrt bleibt. Wenn der Transistor 138 sich In einem nichtleitenden Zustand befindet, wird die Leitung 74 des Spannungsreglers 70 nicht erregt, so daß daher kein Strom In die Basis des Ausgangstransistors 95 fließen kann. Dadurch bleibt der Ausgangstransistor 95 in einem nichtleitenden Zustand und sperrt den Stromfluß von der Leitung 48 und von der positiven Klemme 26 der elektrischen Batterie 28 durch die Feldwicklung 60.

Da die Feldwicklung 60 nicht erregt wird, bleibt die Spannung am neutralen Punkt 150 des Wechselstromgenerators 10 sehr niedrig, obgleich der Rotor des Wechselstromgenerators sich drehen kann, wobei diese Spannung, wenn sie über die Leitungen 152, 154, 156, die gleichrichtende Diode 158 und den Widerstand 160 der Basis des Transistors 162 zugeführt wird, nicht ausreicht, um diesen in einen Leitzustand zu schalten. Der Transistor 162 befindet sich daher in einem Sperrzustand und der Strom kann deshalb nicht aus der Basis des Transistors 138 fließen. Der Transistor 138 bleibt aus diesen Gründen gesperrt, wodurch die Leitung 76 des Spannungsreglers 70 entregt und der Ausgangstransistor 95 gesperrt bleibt.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, wird der bewegbare leitende Arm 32 des Zündschalters 34 während des Anlaßvorganges in Kontakt mit der »Anlaß«-Klemme 40 gebracht, wodurch die Relaiswicklung 42 erregt wird, und die Relaiskontakte 44 sich schließen. Hierdurch wird der Anlassermotor 46 direkt von der positiven Klemme 26 der Batterie 28 beaufschlagt. Durch den hohen vom Anlassermotor 46 benötigten Strom wird die Klemmenspannung der elektrischen Batterie 28 merklich verringert, wodurch die am Knotenpunkt 62 und auf der der Versorgung der Halbleitererregervorrichtung 66 dienenden Leitung 64 auftretende Spannung ebenfalls merklich verringert wird. Durch diese Spannungsverringerung wird die Spannung am Knotenpunkt 102 genügend abgesenkt, um den Transistor 104 in den Sperrzustand zu schalten. Aufgrund der Schmltt-Trigger-Wlrkung wird daher der Transistor 106 leitend. Damit kann der Basis-Strom vom Transistor 122 fließen, so daß auch dieser leitend wird, und der Steuerelektrode 126 des gesteuerten Gleichrichters 128 ein positives Potential zuführt. Der gesteuerte Gleichrichter 128 schaltet deshalb in einen Leitzustand, wodurch für den Strom von der Basis des Transistors 138 ein Strompfad zur Verfügung steht. .Dadurch wird der Transistor 138 geöffnet und die Leitung 74 des Spannungsreglers 70 wird von der Leitung 64 über die Leitung 140, den Emitterkollektorkreis des Transistors 138 und die Leitung 144 erregt. Der Strom kann daher von der Leitung 74 über den Widerstand 32 in die Basis des Ausgangstransistors 95 fließen. Hlerdurch schaltet der Transistor 95 In einen Leitzustand und gestattet einen Stromfluß von der Leitung 48 über die Feldwicklung 60 den Kollektor-Emitterkreis des Transistors 95, die Leitung 98, 76 und 80 zur Erde.

Man kann davon ausgehen, daß der Rotor des Wechselstromgenerators 10 sich während des Anlaßvorganges mit einer Geschwindigkeit dreht, daß eine wesentliche Ausgangsspannung erzeugt wird, so daß der Basis des Transistors 162 von dem neutralen Punkt 150 eine entsprechende Spannung über die Leitungen 152, 154, 156, über die gleichrichtende Diode 158 und den Widerstand 160 zugeführt wird, wodurch dieser in den Leitzustand umgeschaltet wird. Hierdurch steht dem Strom von der Basis des Transistors 138 ein zusätzlicher Weg zur Erde zur Verügung, so daß dieser In einem Leitzustand bleibt, wobei die Leitung 74 des Spannungsreglers 70 erregt bleibt, wenn der Anlaßvorgang beendet worden Ist und die Klemmenspannung der Batterie 28 auf ihren Nennwert zurückkehrt. Wenn der Anlassermotor 46 entregt wird, indem der bewegbare leitende Arm 32 von der »Anlasser«-Klemme 40 entfernt wird, so erreicht die Spannung der elektrischen Batterie 28 wieder ihre normale Höhe und desgleichen die Spannung auf der Leitung 64. Aufgrund dieser Wirkung steigt die Spannung am Knotenpunkt 102 an, die zur Basis des Transistors 104 gelangt, wodurch der Transistor 104 wieder in seinen Leitzustand zurückgeschaltet wird. Damit geht der Transistor 106 wieder in seinen nichtleitenden Zustand zurück, wodurch der Transistor 122 ebenfalls in seinen Sperrzustand zurückkehrt.

Wenn der Transistor 162 aufgrund der vom neutralen Punkt 150 der Wicklungen 12, 14 und 16 des Wechselstromgenerators 10 seiner Basis zugeführten Spannung in seinen Leitzustand geschaltet wird, wird die Anode des gesteuerten Gleichrichters 128 in die Nähe des Erdpotentials gebracht, wobei diese Spannung unterhalb der Größe Hegt, die erforderlich 1st, der. gesteuerten Gleichrichter in einem Leiizustand aufrecht zu erhalten. Daher wird der gesteuerte Gleichrichter in einen nichtleitenden Zustand geschaltet und der Basisstrom vom Transistor 138 fließt daher allein durch den Transistor 162.

Wenn die Verbrennungsmaschine arbeitet, wird die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10, die an den Klemmen 20 und 22 auftritt, durch den Halbleiterspannungsregler 70 in herkömmlicher Weise gesteuert. indem die Feldwicklung 60 periodisch erregt und entregt wird. Wenn diese Ausgangsspannung den Steuersnannungsnegel erreicht, schaltet die Zener-Diode 86 durch, wodurch ein Strom In die Basis des Transistors 88 fließt, und diesen in einen Leitzustand schaltet. Die Umschaltung des Transistors 88 In einen Leitzustand entzieht dem Transistor 95 den Basisstrom, so daß dieser in den Sperrzustand geht, wodurch die Feldwicklung 60 entregt wird. Wenn die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators aufgrund der Entregung der Feldwicklung 60 auf einen geringeren Pegel fällt, so kehrt die Zener-Diode 86 wieder in einen Stromsperrzustand zurück, so daß dem Transistor 88 der Basisstrom entzogen wird und dieser in den Sperrzustand geht. Hierdurch wird ein Basisstrom In die Basis des Ausgangstransistors 95 getrieben, welcher diesen in den Leitzustand umschaltet, so daß die Feldwicklung 60 erregt wird. Diese Wirkung setzt sich in zyklischer Weise fort.
Wenn der Motor des Kraftfahrzeuges außer Betrieb

gesetzt wird, Indem der leitende Arm 32 des Zündschalters 34 von der »Ein«-Klemme 38 entfernt wird, wird das Zündsystem 47 entregt. Damit hört der Kraftfahrzeugmotor, der den Wechselstromgenerator 10 antreibt, auf sich zu drehen. Die Ausgangsspannung, die am neutralen Punkt 150 des Wechselstromgenerators 10 auftritt, fällt daher auf einen niedrigen Wert ab und wenn sie auf einen bestimmten niedrigen Wert, beispielsweise 2 Volt, abfällt (wenn eine Batterie mit einer Nennspannung von 12 Volt verwendet wird), so wird der Strom, der In die Basis des Transistors 162 fließt, nicht mehr ausreichend sein, um diesen Transistor In einem Leitzusland zu halten. Somit schaltet der Transistor 162 In einen Sperrzustand, wodurch auch der Transistor 138 In den Sperrzustand übergeht. Durch die Umschaltung des Transistors 138 In einen Sperrzustand wird die Leitung 74 des Spannungsreglers 70 entregt. Hierdurch wird der Transistor 95 gesperrt, da der Strom der Basis nicht mehr zur Verfügung steht. Somit wird der Strom durch die Feldwicklung 60 erneut unterbrochen Das System nach der vorliegenden Erfindung ist sodann wieder für ein erneutes Anlassen bereit.

In Flg. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, bei dem die Klemme 68 der Feldwicklung 60 über die Leitung 76 und 80 geerdet Ist, während der Kollektorkreis des Ausgangstransistors 95 über die Leitung 170 mit der Leitung 64 verbunden Ist. Der Emitter des ersten Transistors 88 ist ebenfalls über die Leitung 172 mit der Leitung 64 verbunden, während sein Kollektor mit der Basis des Transistors 95 verknüpft Ist, und seine Basis über die Leitung 174, den Widerstand 176 und der Leitung 178 mit einer Leitung 180 verbunden ist.

Ein dritter Transistor 182 1st vorgesehen, dessen Emitter mit der Leitung 64 über die Leitung 184 und dessen Kollektor mit dem Knotenpunkt der Leitung 174 und des Widerstandes 176 und somit mit der Basis des Transistors 88 verbunden ist. Die Basis des Transistors 182 ist über den Widerstand 186 mit der Leitung 64 und femer mit einer Klemme einer Zener-Diode 86 verbunden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung 1st die Leitung 180 direkt mit der Anode des gesteuerten Gleichrichters 128 über die Leitungen 188, 190 und 192 und auch direkt mit dem Kollektor des Transistors 162 über die Leitungen 188 und 190 verbunden.

·.· Die Arbeitsweise dieses Schaltkreises Ist derjenigen Η nach der In Flg. 1 dargestellten Ausführungsform sehr if ähnlich. Wenn der gesteuerte Gleichrichter 128 und der • Transistor 162 sich jeweils im Sperrzustand befinden, Ist die Leitung 180 im wesentlichen mit der Spannung verbunden, die auf der Leitung 64 über den Widerstand 132 auftritt. Der Transistor 88 wird sich In einem Sperrzustand befinden, da für den Basisstrom dieses Transistors kein Strompfad vorhanden ist. Wenn der Transistor 88 sich Im nichtleitenden Zustand befindet, sperrt der Transistor 95 ebenfalls und die Feldwicklung 60 bleibt entregt. Während des Anlaßvorganges fällt die Spannung auf der Leitung 64 ab, und aufgrund des in bezug auf die Halbleiterregervorrichtung 66 zuvor beschriebenen Vorganges wird der gesteuerte Gleichrichter 128 in einen leitenden Zustand geschaltet, wodurch die Leitung 180 über den gesteuerten Gleichrichterausgangskreis geerdet wird. Hierdurch wird der Transistor 88 in den Leitzustand geschaltet, da der Strom von der Basis durch die Leitung 174, den Widerstand 176 und der Leitung 178 zur Leitung 180 fließen kann. Hierdurch wiederum wird der Transistor 95 durchgeschaltet und die Feldwicklung 60 erregt.

Wenn der Wechselstromgenerator 10 eine nennenswerte Ausgangsspannung erzeugt, schaltet, die vom neutralen Punkt 150 der Wicklungen 12, 14 und 16 der Basis des Transistors 162 zugeführte Spannung diesen Transistor In einen Leitzustand, wodurch die Leitung 180 über den Kollektor-Emitter-Krels des Transistors 162 geerdet wird. Wenn daher der Anlaßvorgang beendet worden Ist, und der gesteuerte Gleichrichter 128 In seinen nichtleitenden Zustand zurückgeschaltet worden 1st, bleibt der Spannungsregler 70 erregt, um die Beaufschlagung der Feldwicklung 60 und die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 zu steuern.

Der Spannungsregler 70 arbeitet In zyklischer Welse, und zwar In ähnlicher Weise, wie der Spannungsregler 70, der aus Fig. 1 ersichtlich Ist. In Fig. 2 jedoch geht die Zener-Diode 86 In den Sperrzustand. wenn die Spannung einen gewünschten Wert oder einen Steuerspannungspegel erreicht, wodurch der Transistor 182 in einen Leitzustand geschaltet wird. Hierdurch wird das Potential der Basis des Transistors 88 In die Nähe des Potentials seines Emitters gebracht, wodurch der Transistor 88 in den Sperrzustand geht. Eine Schaltung des Transistors 88 In den Sperrzustand schaltet den Transistor 95 ebenfalls In einen Sperrzustand, wodurch die Feldwicklung 60 entregt wird. Wenn die Ausgangsspannung des Wecnselstromgenerators 10 um einen gewissen Betrag unterhalb der gewünschten Ausgangsspannungsgröße oder der gesteuerten Spannung fällt, geht die Zener-Diode 86 erneut in den Sperrzustand, wodurch der Transistor 182 nicht leitend wird und die Transistoren 88 und 95 in ihre Leitzustände zurückgeschaltet werden. Hierdurch wird die Erregung der Steuer- oder Feldwicklung 60 ermöglicht. Die oben beschriebene Wirkung findet in zyklischer Weise statt, um den Spannungsausgang des Wechselstromgenerators 10 zu steuern oder zu begrenzen.

Die Flg. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Abschaltverzögerung und einem Regler mit einem Integrierten Schaltkreis. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung Ist der Kollektor des Transistors 122 über einen Widerstand 130 mit einer monostabilen Flip-Flop-Schaltung 200 verbunden. Diese monostabile FÜp-Flop-Schaltung weist einen ersten Transistor 202 und einen zweiten Transistor 204 auf. Die Emitter dieser beiden Transistoren sind mit der geerdeten Leitung 76 verbunden, während die Kollektoren über die Widerstände 206 bzw. 208 mit der Leitung 64 verknüpft sind. Ein Widerstand 209 überbrückt den Emitter und Kollektor des Transistors 202, um die Spannung am Kollektor auf einen Wert zu halten, der unterhalb der Zener-Spannung der Emitter-Basis des Transistors 204 liegt. Die Basis des Transistors 204 1st mit dem Kollektor des Transistors 202 über einen Kondensator 210 und mit der Leitung 64 über einen Widerstand 212 verbunden. In ähnlicher Welse ist die Basis des Transistors 202 mit dem Kollektor des Transistors 204 über eine Parallelkombination, bestehend aus einem Widerstand 214 und einem Kondensator 216, verbunden. Die Basis des Transistors 202 ist ferner über einen Widerstand 217 mit der geerdeten Leitung 76 verknüpft.

Ein Verbindungspunkt 218 zwischen dem Kollektor des Transistors 204 und dem Widerstand 208 ist mit der Basis des Transistors 220 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 222 mit einer Leitung 64 und dessen Emitter über eine Leitung 224 mit der geerdeten Leitung 76 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 220 1st über einen Widerstand 226 mit der Basis des Transistors 228 verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist direkt mit der Leitung 64 und sein Kollektor über einen

Widerstand 230 mit der geerdeten Leitung 76 verbunden. Die Basis des Transistors 228 ist ferner über einen Widerstand 232 mit der geerdeten Leitung 76 über den Widerstand 232 und den Emitter-Kollektorkreis des Transistors 234 verbunden. Die Basis des Transistors 234 steht mit dem neutralen Punkt 150 der Wechselstromgeneratorwickiungen 12, 14 und 16 über die Leitungen 152, 154, 156 und über die gleichrichtende Diode 158 und den Widerstand 160 in Verbindung.

Der Knotenpunkt 236 zwischen dem Kollektor des Transistors 228 und dem Widerstand 230 1st mit einer Steuerklemme 238 eines integrierten Schaltkreises des Spannungsreglers 240 verknüpft, der einen Ausgangstransistor 242 aufweist, welcher zur Feldwicklung 60 In Reihe liegt.

Vor dem Anlaßvorgang und Im Ruhezustand des Kraftfahrzeugmotors bei dem die vorliegende Erfindung Anwendung findet, wird die Klemmenspannung der elektrischen Batterie 28 der Leitung 64 zugeführt. Genau wie bei den In den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung befindet sich der Transistor 104 im Leitzustand, während die Transistoren 106 und 122 gesperrt sind. Unter diesen Bedingungen befindet sich der Transistor 202 In einem nichtleitenden und der Transistor 204 in einem leitenden Zustand. Im leitenden Zustand des Transistors 204 ist der Transistor 220 gesperrt, desgleichen der Transistor 228. Im Sperrzustand des Transistors 228 ist der integrierte Schaltkreis des Reglers 240 außer Betrieb bzw. in einem nichterregten Zustand.

Während des Anlaßvorganges, bei dem der Anlaßmotor erregt 1st, und die Klemmenspannung der elektrischen Batterie 28 merklich abgefallen ist, schaltet der Transistor 104 in einen nichtleitenden Zustand und der Transistor 106 ebenso wie der Transistor 122 in einen Leitzustand. Diese Wirkung 1st die gleiche wie diejenige, die zuvor im Zusammenhang mit den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen beschrieben wurde. Wenn der Transistor 122 in einen Leitzustand geschaltet wird, wird der Basis des Transistors 202 ein positiver Impuls einer elektrischen Energie zugeführt, wodurch dieser in einen Leitzustand geschaltet wird. Der Transistor 204 der monostabilen Flip-Flop-Schaltung 200 geht aus diesen Gründen in den Sperrzustand. Die Umschaltung des Transistors 204 in den Sperrzustand bewirkt einen Basisstromfluß des Transistors 220, so daß dieser geöffnet wird. Hierdurch wiederum kann ein Basisstrom aus dem Transistor 228 fließen, wodurch dieser geöffnet wird und der integrierte Schaltkreis des Reglers erregt wird, so daß die Feldwicklung 60 über den Ausgangstransistor 242 erregt werden kann.

Der Transistor 204 bleibt eine gewisse Zeit lang nichtleitend, die von der Zeiikonsiäiiien des Widerstandes 212 und des Kondensators 210 bestimmt wird. Der Transistor 122 geht am Ende des Anlaßvorganges wieder in seinen nichtleitenden Zustand, wenn die Spannung auf der Leitung 64 erneut die Nennklemmenspannung der Batterie 28 erreicht. Wenn der Motor des Kraftfahrzeuges, bei dem die Erfindung Anwendung findet, angelassen wurde bevor der Transistor 204 am Ende der Zeitverzögerung, die von der oben erwähnten Zeitkonstanten festgelegt wird, In seinen Leitzustand zurückschaltet, so wird an der Basis des Transistors 234 von dem neutralen Punkt 150 des Wechselstromgenerators 10 eine Eingangsspannung empfangen, wodurch der Transistor 234 In einen Leitzustand geschaltet wird. Wenn der Transistor 234 in den Leitzustand geht, kann ein Basisstrom vom Transistor 228 zur geerdeten Leitung 76 über den Kollektor-Emitterkreis des Transistors 234 fließen, wodurch der Integrierte Schaltkreis des Reglers 240 erregt bleibt. Falls

ίο jedoch ein Fehlstart vorliegt und die Eingangsspannung nicht der Basis des Transistors 234 vom neutralen Punkt 150 des Wechselstromgenerators 10 vor dem Ende der Zeitverzögerung oder der oben erwähnten Zeitperlode der Zeltkonstanten zugeführt wird, so schaltet der Transistor 228 In einen nichtleitenden Zustand und der integrierte Schaltkreis des Reglers wird in einen nicht betriebsfähigen Zustand geschaltet, wodurch die Feldwicklung 60 ent regt wird.
Wenn die normalen Anlaßbedingungen vorherrschen, und der Motor richtig startet, so daß der Basis des Transistors 234 die Spannung zur Verfügung gestellt wird, so arbeitet der Integrierte Schaltkreis des Reglers 240 während der normalen Betriebsbedingungen um die Erregung der Steuer- oder Feldwicklung 60 zu steuern, wodurch die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 gesteuert wird. Wenn das Zündsystem 47 in einen nicht betriebsfähigen Zustand geschaltet oder abgeschaltet wird, so hört der Kraftfahrzeugmotor und der Rotor des Wechselstromgenerators 10 auf sich zu drehen. Damit verschwindet der Impuls, der an der Basis des Transistors 234 empfangen wird, wodurch dieser Transistor und der Transistor 228 demzufolge In einen nichtleitenden Zustand geschaltet wird. Hierdurch wiederum wird der integrierte Schaltkreis des Reglers 240 außer Betrieb geschaltet.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 bewirkt daher einen positiven Mechanismus, um den Spannungsregler, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in einen nichtleitenden Zustand zu schalten, falls Fehlstarts vorliegen und der Fahrzeugführer den Zündschlüssel entfernt und das Fahrzeug verläßt. Hierdurch wird die Entladung der Batterie 28 über die Feldwicklung 60 verhindert, falls diese Umstände vorliegen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird daher eine sehr zuverlässige Vorrichtung zur Verhinderung der Entladung der elektrischen Batterie eines Kraftfahrzeuges über die Feldwicklung eines elektrischen Generators, z. B. eines Wechselstromgenerators, geschaffen. Ferner wird mit der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, die auf den Spannungsabfall der Batterieklemmenspannung anspricht, um den Spannungsregler, der bei der Feldwicklung verwendet wird, in einen leitenden oder betriebsfähiger. Zustand zu schalten, so daß dieser den Spannungsausgang des Wechselstromgenerators In rlchtiger Weise steuern kann. Die Verdrahtung ist dabei sehr einfach, da nur ein einziger Draht in Form der Verbindungsleitungen verwendet zu werden braucht, die mit den Bezugsziffern 50, 52 und 54 versehen sind, um die elektrische Batterie und den Gleichrichter mit dem Spannungsregler und dem aus Halbleiterelementen aufgebauten Erreger zu verbinden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, das einen batteriegespeisten Anlassermotor für den Fahrzeugjnotor aufweist, mit einem eine Feldwicklung enthaltenden Wechselstromgenerator, mit einer elektrischen Batterie, die über Gleichrichter mit dem Wechselstromgenerator verbunden ist, mit einem Halbleiter-Spannungsregler In Reihe zu der Feldwicklung, mit Schaltmltteln für ein beim Startvorgang erfolgendes anfängliches Erregen über den Halbleiter-Spannungsregler und mit einer HalbleHerschaltelnrichtung. die dafür sorgt, daß der Halbleiterregler erregt bleibt, so lange die an den Ausgangswicklungen auftretende Spannung eine vorbestimmte Größe übersteigt, dadurch gekennzeichnet, diß die Schaltmittel In Form eines mit der Batterie (28) verbundenen Halbleiter-Spannungspegeldetektors (66) mit zwei Schaltzuständen ausgebildet sind, der den Spannungsregler einschaltet, wenn die Batteriespannung durch Belastung mit dem Anlassermotor einen bestimmten Spannungspegel unterschreitet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter-Spannungspegeldetektor (66) in Form eines Schmitt-Triggers ausgebildet 1st.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an den Halbleiter-Spannungspegeldetektor (66) angeschlossene Verzögerungsschaltung (200, 210, 212), die den Einschaltzustand des Spannungsreglers nach Beendigung des Start- bzw. Anlaßvorgangs während einer bestimmten Zeit auch dann aufrechterhält, wenn die an den Ausgangswicklungen auftretende Spannung nicht die vorbestimmte Größe übersteigt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (200, 210, 212) als monostabile Kippstufe mit einer definierten Verzögerungszeit ausgebildet ist.