DE2159875A1

DE2159875A1 - Ladeeinrichtung fuer fahrzeugbatterien

Info

Publication number: DE2159875A1
Application number: DE2159875A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Phys Dr Ing Eberts
Original assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Current assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1973-06-20

Description

"Ladeeinrichtung für Fahrzeugbatterien" Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für Fahrzeugbatterien, bei der als Stromquelle eine nebenschlusserreote Lichtmaschine vorgesehen ist, deren Spannung auf einen vorgegebenen Höchstwert durch einen Regler begrenzt wird, der die irreglllig der Lichtmaschine verändert, wenn die an einer Meßstrecke anliegende Ladespannung den Höchstwert übersteigt, der durch ein Bauglied in der Meßstrecke vorgegeben ist.
Der in einer Ladeeinrichtung der vorgenannten Art vorgesehene Regler soll die an der Fahrzeugbatterie anliegende Ladespannung möglichst auf einen unterhalb der Gasungsspannung liegenden Wert begrenzen, damit die bei Überschreiten der Gasungsspannung einsetzende elektrolytische Zersetzung des Elektrolyten der Batterie und damit wasserverluste und Korrosion durch schädliche Überladung vermieden werden.
Für den wartungsfreien Betrieb von Fahrzeugbatterien ist es erforderlich, dass die Zuführung der elektrischen Ünergi e zwecks Aufladung bei Spannungen durchgeführt wird, die möglichst unterhalb der Gasungsspannung liegen, damit man bereits nach kurzer Fahrzeit eine Wiederaufladung der Batterie erzielt. Üblicherweise ist nun der Regler derart eingestellt, dass er die Ladespannung stets auf einen feststehenden höchstwert begrenzt. Da jedoch die Gasungsspannung einer normalerweise als Fahrzeugbatterie vorg esehenen Bleibatterie von der Temperatur abhängt und die Temperatur der Batterie je nach Jahreszeit und Betriebszustand des Fahrzeuges zwischen -30° und +50°C liegen kann, wird durch einen fest vorgegebenen Ladespannungshöchstwert eine Wiederaufladung in kürzester Zeit ohne Gasung bei allen Temperaturverhältnissen nicht gewährleistet, da beispielweise die Gasungsspannung bzw. der optimale Ladespannungshöchstwert einer 12 V-Bleibatterie schon bei -20°C um etwa 1,5 Volt oder ca. 10 % gegenüber dem Wert bei +50°C höher liegt. Zur Kompensation von Temperatureinflüssen sind bereits temperaturabhängige elektronische Schaltungen zwischien Batterie und Lichtmaschine in den Ladekreis eingefügt worden. Diese Schaltungen müssen jedoch für die volle Leistung der Lichtmaschine ausgelegt sein und erfordern daher einen hohen Aufwand.
I)er Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass in einfacher Weise eine Wiederaufladung der Batterie bei allen Temperaturverhältnissen in kürzester Zeit erzielt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass in die Meßstrecke des Reglers und/oder in den Erregungskreis der Lichtmaschine ein temperaturempfindliches Glied eingefügt oder das den Höchstwert festlegende Bauglied in der Meßstrecke selbst temperaturempfindlich ist, derart, dass der Ladespannungshöchstwert in Abhängigkeit von der Umgebungs temperatur, insbesondere der Temperatur der Fahrzeugbatterie, variiert wird.
Bei der Ladeeinrichtung nach der Erfindung erfolgt die Spannungsbegrenzung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, insbesondere Batterietemperatur, d.h., die Temperatur dient als Steuergrösse für den Höchstwert der Ladespannung, wodurch die Aufladung bei jeder Temperatur der batterie stets bei einer knapp unterhalb der Gasungsspannung der Batterie liegenden Spannung durchgeführt werden kann. Durch geeignete Wahl und/oder Abstimmung des Temperaturkoeffizienten des bzw. der temperaturempfindlichen Glieder bzw. des Temperaturkoeffizienten des den Ladespannungshöchstwert festlegenden Baugliedes kann dafür gesorgt werden, das der liöchstwert der Ladespannung eine der Gasungsspannung entsprechende Temperaturabhängigkeit aufweist. Vorzugsweise werden die zur temperaturabhängigen Einstellung der Ladehöchstspannung vorgesehenen temperaturempfindlichen Glieder derart angeordnet, dass sie einen guten wärmeleitenden Kontakt mit der Batterie besitzen und deshalb eine der Temperatur der Batterie entsprechende Temperatur aufweisen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass nur der im Vergleich zum Lichtmaschinenstron geringe Erregerstrom in Abhängigkeit von der Temperatur beeinflusst wird.
Die Erfindung wird nun näher anhand von Zeichnungen erläutert, in d@@en zeigen: Fig. i ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Kontaktregler und Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Transistorregler.
Die Ladeeinrichtung nach Fig. i weist eine Lielitmaschine i auf, deren im Nebenschluss arbeitende Erregerwieklung mit 2 bezeichnet ist. Die Erregerwicklung steht mit der an Masse angeschlossenen Minusklemme der Lichtmaschine in Verbindung.
Von der Plusklemme der Lichtmaschine führt eine Leitung 3 zum Pluspol der Fahrzeugbatterie 4, deren Minuspol über die Leitung 5 an Masse angeschlossen ist. Die Grösse der von der Lichtmaschine i gelieferten Ladespannung hängt von dem über die Erregerwicklung 2 fliessenden Erregerstrom ab und wird durch einen Regler 6 eingestellt, bei dem es sich um einen Tirill-Regler handelt, durch den ein Widerstand 7 in dem von der Minusklemme der Lichtmaschine l über die Erregerwicklung 2 zur Leitung 3 führenden Erregungskreis in rascher Folge mittels eines Kontaktes 8 eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Der Kontakt 8 wird durch einen Elektromagneten 9 betätigt, an dessen Erregerspule die Ladespannung anliegt. Wenn die Ladespannung die den Ladespannungshöchstwert festlegende Ansprechspannung des Elektromagneten übersteigt, wird der Widerstand i in den Erregungskreis eingeschaltet und dadurch die Erregung und damit die von der Lichtmaschine gelieferte Ladespannung verringert. Fällt die Ladespannung unter die Ansprechspannung, dann wird der Widerstand 7 überbrückt. In der sich zwischen den Leitungen 3 und 5 erstreckenden Meßstrecke stellt also die Erregerspule des Elektromagneten das die Ladehöchstspannung festlegende Bauglied dar. Zur Erzielung einer der Temperaturabhängigkeit der Gasungsspannung der Batterie entsprechenden Abhängigkeit des Höchstwertes der Ladespannung ist in die Meßstrecke ein NTC-Widerstand 10 eingefügt, der vorzugsweise in gutem Wärmekontakt mit der Batterie 4 angeordnet ist. Falls die Temperatur der Batterie 4 steigt, sinkt der Widerstandswert des Widerstandes 10, wodurch die Ansprechspannung des Elektromagneten 9 abnimmt. Dadurch wird die Ladespannung auf einen geringeren Sollwert eingeregelt. Fällt hingegen die Temperatur der Batterie, dann wird umgekehrt die Ladespannung erhöht. Anstatt oder zusätzlich zu dem im Spulenkreis des Elektromagneten 9 liegenden NTC-Widerstandes 10 kann auch in den Erregungskreis der Lichtmaschine ein PTC-Widerstand 11 in Reihe zur Erregerwicklung 2 eingefügt werden. Der PTC-Widerstand li wird vorzugsweise ebenfalls derart angeordnet, dass er eine der Temperatur der Batterie 4 entsprechende Temperatur aufweist. Die Widerstandskennlinie des Widerstandes 10 und/oder 11 wird so gewählt bzw. so abgestimmt, dass sich die Ladchö chs tspannung dem Verlauf der temp eraturabhängigen Gasungsspannung anpasst. Gegebenenfalls kann auch ein Elektromagnet verwendet werden, dessen Ansprechspannung eine der Temperaturabhängigkeit der Gasungsspannung der Batterie entsprechende Temperaturabhängigkeit aufweist und der vorzugsweise in gutem Wärmekontakt mit der Batterie angeordnet ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. i dadurch, dass anstelle des Tirill-Reglers 6 ein Tranastor-Regler 12 vorgesehen ist, der einen mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke im Erregungskreis der Lichtmaschine i liegenden Transistor 13 umfasst, dessen 13asis über einen Widerstand 14 mit der Leitung 3 und über eine Zenerdiode 1.5 mit iii Reihe dazu liegcndem NTC-Widerstand 16 mit der Leitung 5 in Verbindung steht. Die iteihenschaltung. aus Widerstand 14, Zenerdiode 15 und NTC-Widerstand 16 stellt die Meßstrecke des Reglers dar. Die Festlegung des Ladespannurlgshöchstwertes erfolgt durch die Zenerdiode 15, wobei der in Reihe zur Zenerdiode liegende NTC-Widerstand 16 dafür sorgt, dass der Ladespannungshöchstwert dem jeweiligen Wert der Gasungsspannung der Batterie angepasst ist. Auch bei der Ausfiihrungsform nachFig. 2 kann zusätzlich zu dem oder anstatt des NTC-Widerstandes 16 ein PTC-Widerstand 11 im Erregungskreis vorgesehen werden, dessen Widerstandswert bei steigender Temperatur zunimmt, wodurch eine Verringerung des Erregungsstromes und damit der Ladehöchstspannung bewirkt wird. Umgekehrt sinkt der Widerstalldswert des PTC-Wiederstandes 11 mit fallender Temperatur, wodurch der Erregungsstrom und damit auch der Ladespannungshöchstwert ansteigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Ladeeinrichtung für Fahrzeugbatterien, bei der als Stromquelle eine nebenschlusserregte Lichtmascliine vorgesehen ist, deren Spannung auf einen vorgegebenen Höchstwert durch einen Regler begrenzt wird, der die Erregung der Lichtmnschine verändert, wenn die all einer Meßstrecke anliegende Ladespannung den Höchstwert iibersteigt, der durch ein Bauglied in der Meßstrecke vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Meßstrecke und/oder in den Erregungskreis ein temperaturempfindliches Glied (10, 16; 11) eingefügt oder das den Höchstwert festlegende Bauglied (9) selbst temperaturempfindlich ist, derart, dass der Ladespannungshöchstwert in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, insbesondere der Temperatur der Fahrzeugbatterie (4) variiert wird.
2. Ladeeinrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßstrecke von der Erregerspule eines Elektromagneten (9) gebildet ist, in iteihe zu der ein NTC-Widerstand (10) angeordnet ist.
3. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßstrecke aus einer iteihenschaltung einer Zenerdiode (ts) nit einem Widerstand (14) besteht, die einen mit seiner Itauptstrecke im Enegungskreis der Lichtmaschine (l) liegenden Transistor (13) ansteuert und die einen in Reihe zur Zenerdiode liegenden NTC-Widerstand (16) enthält.
4. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass im Erregungslrreis der Lichtmaschine (1) ein PTC-Widerstand (11) vorgesehen ist.
5. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die temperaturempfindlichen Glieder (io, 11, 16, 9) in wärmeleitendem Kontakt mit der Fahrzeugbatterie (4) angeordnet sind.