DE2205543C2 - Schaltungsanordnung zur elektronischen Steuerung der Brennstoffzuführung zu einer Brennstoffbatterie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist (nach der US-PS 33 89 018) bereits eine in dieser Richtung liegende Schaltungsanordnung bekannt die aber wegen der Verwendung von Relais in Verbindung mit Zeitschaltern raumbeanspruchend und aufwendig ausfällt Außerdem sind bei der bekannten Ausführung keine Vorkehrungen gegen die Aufrechterhaltung des Betriebes bei Störungen in der Schaltungsanordnung getroffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die vorerwähnten Unzulänglichkeiten zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Ze' hnung ist mit 1 ein Stromkreis bezeichnet, der von dem Pluspol einer Brennstoffbatterie 2 ausgeht und über eine durch einen ohmschen Widerstand angedeutete Last 3 zu dem an Masse liegenden Minuspol dieser Brennstoffbatterie 2 führt. Dieser mit starkem Linienzug dargestellte Laststromkreis 1 führt außerdem jber eine Überwachungseinrichtung 4, in der nach Durchfluß einer vorbestimmten Elektrizitätsmenge jeweils ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Durch eine von der Überwachungseinrichtung 4 zu einer Steuereinrichtung 5 führende Wirkjngsverbindung 6a, 66.6cist in Abhängigkeit von dem in der Überwachungseinrichtung 4 ausgelösten Schaltvorgang vorübergehend ein Elektromotor 7 einschaltbar, dessen Stromkreis über diese Steuereinrichtung 5 verläuft Der Elektromotor 7 ist mit einer Pumpe 8 gekuppelt die in einer von einem Brennstoffvorratsbehäiter 9 zu der Brennstoffbatterie 2 führenden Förderleitung 10 liegt und während ihres durch den Schaltvorgang der Überwachungseinrichtung 4 ausgelösten Betriebsintervalles eine der vorbestimmten Elektrizitätsmenge elektrochemisch wenigstens annähernd äquivalente Menge an Brennstoff aus dem Brefinstoffvorratsbehälter 9 zur Brennstoffbatterie 2 gelangen läßt* Der Rücktransport des Brennstoffes von der Brennstoffbatterie 2 zum Brennstoffvorratsbehälter ,9 erfolgt über die Rückförderleitung 11,

In der von der Überwachungseinrichtung 4 zur Steuereinrichtung 5 führenden Wirkungsverbindung 6a, 66, 6c liegt zwischen dem von der Überwachungseinrichtung 4 ausgehenden Abschnitt 6a und dem darauf folgenden Abschnitt 66 eine in Abhängigkeit von dem a Schaltvorgang der Überwachungseinrichtung 4 einen Steuerimpuls liefernde monostabile Kippstufe 12. Dabei ist durch entsprechende Wahl der Dauer dieses Steuerimpulses die Zeit der vorübergehenden Einschaltung des Elektromotors 7 und somit auch die Zeit des

ίο Betriebsintervalles der Pumpe 8 festgelegt

In dem im Beispielsfall von dem Pluspol der Brennstoffbatterie 2 zur Überwachungseinrichtung 4 führenden Abschnitt des Laststromkreises 1 ist ein Hauptschalter 13 vorgesehen. Der von der Brennstoff-

batterie 2 über den Hauptschalter 13 zur Überwachungseinrichtung 4 führende Laststromkreis 1 setzt sich nach der Überwachungseinrichtung 4 über die Schaltstrecke 14—15 einer elektrisch steuerbaren Schalteinrichtung 16 fort Im Beispielsfall wird diese Schaltstrecke 14—15 durch die zu einem (pnp-)Transistor 17 gehörende Emitter-Kollektor-Strecke gebildet, deren leitender beziehungsweise ni -tleitender Zustand von dem Einfluß einer Steuerspannur<g ">bhängig ist die an dem durch die Basis des Transistors 17 gebildeten Steuereingang 18 zur Wirkung kommt Die für den leitenden Zustand der Schaltstrecke 14—15 notwendige SteuerDannung wird bei Inbetriebnahme mit Hilfe des Hauptschalters 13 über die Wirkungsverbindung 19a, 196,19c zugeführt und dann während des Betriebes am Schaltungspunkt 20 abgegriffen, der in dem von der Schalteinrichtung 16 zur Last 3 führervJen Abschnitt des Laststromkreises 1 liegt.

Die Wirkungsverbindung 19a geht von dem Hauptschalter 13 aus und setzt sich über die Abzweigung 196 zu dem Eingang eines Differenziergliedes 21 fort, dessen Ausgang über die Wirkungsverbindung 19c dem Steuereingang 18 der Schalteinrichtung 16 dann eine Steuerspannung zur Verfügung stell», wenn der Hauptschalte: 13 geschlossen wird. Diese Steuerspannung steuert die Schaltstrecke 14— 15 der Schalt "inrich tung 16 in den stromdurchlassenden Zustand.

Außerdem setzt sich von dem Ausgang des Di'Terenziergliedes 21 eine Wirkungsverbindung 19r/ fort, die zu dem Eingang der monostabilen Kippstufe 12 führt und dazu ausgenutzt ist, daß durch die beim Schließen des Hauptschalters 13 am Ausgang des Differenziergliedes 21 auftretende Steuerspannung auch ein Steuerimpuls in der monostabilen Kippstufe 12 ausgelöst wird. In Abhängigkeit von diesem Steuenm puls wird dann, wie bereits beschrieben, ebenfalls die Pumpe 8 vorübergehend in Betrieb gesetzt.

Zur Steuerung der am Laststromkreis 1 liegenden Spann' ng ist ein ers'.er spannungsabhängiger Schalter 22 vorgesehen, zu dessen Eingang sich die von dem Hauptschalter 13 ausgehende Wirkungsverbindung 19a über die Abzweigung 19e fortseizt. Von dem Ausgang des ersten spannur.tsabhängigen Schalters 2? führt eine Wirkungsverbindung 19/"zu dem Eingang der monosta bilen Kippstufe 12. Fällt die zu kontrollierende Spannung unter einen festgelegten Wert ab. so liefert der erste spannur.gsabhängige Schalter 22 an seinem Ausgang ei,t Signa!, das über die Wjrkungsverbindung 19/ in der monostabilen Kippstufe 12 einen Steuerimpuls auslöst, durch den, ebenfalls die * Pumpe 8

vorübergehend in Betrieb gesetzt wird.

Der erste spannungsabhängige Schalter 22 ist zweckmäßig nach Art eines Schmitt-Triggers aufgebaut, wobei zur ErzeuEune des besagten Sienales sein«

Umschaltung ausgenutzt ist, die bei Abfall der zu kontrollierenden Spannung unter den festgelegten Wert stattfindet.

Außerdem ist zur Kontrolle der am Laststromkreis 1 liegenden Spannung ein zweiter spannungsabhängiger Schalter 23 vorgesehen, zu dessen Eingang sich die von dem Hauptschalter 13 ausgehende Wirkungsverbindung 19a Ober die Abzweigung i9g fortsetzt. Von dem Ausgang des zweiten spannungsabhärtgigen Schalters 23 führt eine Wirkungsverbindung 19Λ zu der ιό Schalteinrichtung 16. Fällt die zu kontrollierende Spannung unter einen festgelegten Wert ab. so liefert der zweite spannungsabhängige Schalter 23 an seinem Ausgang ein Signal, das den Steuereingang 18 der Schalteinrichtung 16 in der Weise beeinflußt, daß deren Schaltstrecke 14—15 in den stromsperrenden Zustand gelangt. Es empfiehlt sich, auch den zweiten spannungsabhängigen Schalter 23 nach Art eines Schmitt-Triggers aufzubauen, wobei auch hier zur Erzeugung des besagten Signals seine Umschaltung ausgenutzt ist, die bei Abfall der zu kontrollierenden Spannung unter den festgelegten Wert stattfindet

Sowohl dem ersten spannungsabhängigen Schalter 22 als auch dem zweiten spannungsabhängigen Schalter 23 wird die zu kontrollierende Spannung zugeführt, sobald der Hauptschalter 13 geschlossen ist

In der von der Überwachungseinrichtung 4 zur Steuereinrichtung S führenden Wirkungsverbindung 6a. Sb, 6c Hegt in dem vom Ausgang der monostabilen Kippstufe 12 ausgehenden Abschnitt 6b und dem jo darauffolgenden, zur Steuereinrichtung 5 führenden Abschnitt 6c ein von einer bestimmten Impulszahl abhängiger Regelschalter 24. Der Regelschalter 24 führt nach Einwirkung dieser bestimmten Anzahl an Impulsen eine Schaltbetätigung in dem Sinne aus, daß die Abnahme der Konzentration des Brennstoffes durch erhöhte Förderung des Brennstoffes ausgeglichen wird. Der Regelschalter 24 ist zweckmäßig ein mit einer Schalteinrichtung kombinierter digitaler Zähler, an dem diejenige Impulszahl vorwählbar ist, nach deren Einwirkung die besagte Schaltbetätigung stattfinden soll

Der Ausgleich der Abnahme der Konzentration des Brennstoffes durch erhöhte Förderung des Brennstoffes kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, daß vom Regelschalter 24 zur monostabilen Kippstufe 12 eine Rückführungsverbindung 25 geführt wird, über weiche durch die Schaltbetätigung des Regelschalters 24 jeweils die Dauer des von der monostabilen Kippstufe 12 gelieferten Steuerimpulses verlängerbar ist

Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß. wie symbolisch angedeutet, bei jeder Schaltbetätigung des Regelschalters 24 jeweils eine zwischen Schaltungspunkten 26, 27, 28 etc. in diesem Regelschalter 24 liegende Schaltstrecke geöffnet wird und diese Schaltungspunkte 26, 27,28 etc. je mit einem von mehreren Abgriffen 26', 27', 28' etc. eines in der monostabilen Kippstufe 12 liegenden, die Dauer des Steuerimpulses bestimmenden Widerstandes 29 verbunden sind. Dabei verringert sich bei jeder Schaltbetätigung des Regelschalters 24 die Anzahl der in ihm geschlossenen Schaltstrecken und somit auch die Anzahl der kurzgeschlossenen Abschnitte des Widerstandes 29. Dadurch wird die Zertkonstante eines aus dem Widerstand 2§ und eisern Kondensator 30 bestehenden J?C-GHedes und somit der instabile Zustand der monostabilen Kippstufe 12 stufenweise verlängert, was auch jeweils eine zeitmäßige Verlängerung des Betriebsintervalles der Pumpe 8 zur Folge hat.

Die Überwachungseinrichtung 4 weist einen in dem Laststromkreis 1 liegenden Meßwiderstand 31 auf. Die an diesem Meßwiderstand 31 auftretende Spannung wird einem Integfationsglied 32 zugeführt Der Schaltvorgang der Überwachungseinrichtung 4 wird in einem vorzugsweise nach Art eines Schmitt-Triggers aufgebauten, dem Integrationsglied 32 nachgeschalteten spannungsabhängigen Schalter 33 ausgelöst und zwar mit Hilfe einer an dem Integrationsglied 32 auftretenden, mit dem integrierten Wert sich ändernden Spannung. Zur Auslösung dieses Schaltvorganges muß die an dem spannungsabhängigen Schalter 33 liegende, mit dem integrierten Wert sich ändernde Spannung einen Schwellwert erreichen.

Durch entsprechende Wahl dieses Schwellwertes läßt sich diejenige Elektrizitätsmenge hinreichend genau eingrenzen, nach deren Durchfluß durch den Meßwiderstand 31 jeweils der Schaitvorgang ausgelöst werden soll.

Außerdem enthält die Überwachungseinrichtung 4 ein in Abhängigkeit von dem im spannungsabhängigen Schalter 33 ausgelösten Schaltvorgang betätigbares Löschglied 34 zur Löschung des im Integrationsglied 32 integrierten Wertes.

Da¹J Integrationsglied 32 besteht im bevorzugten Fall aus einem Operationsverstärker 35, dessen Ausgang über enien Rückkopplungskondensator 36 sowohl mit dem Eingang dieses Operationsverstärkers 35 als auch über wenigstens einen Vorwiderstand 37 mit dem Meßwiderstand 33 in Verbindung steht. Der Operationsverstärker 35 wird dabei so betrieben, daß sich am Rückkopplungskondensator 36 der dem Ausgang des Operationsverstärkers 35 zugewandte Belag gegenüber dem dem Eingang des Operationsverstärkers 35 zugewandten Belag mit (verstärktem) positiven Potential auflädL Diese Spannung am Rückkopplungskondensator 36. die zur Beeinflussung des spannungsabhängigen Schalters 33 Verwendung findet, ist jeweils von derjenigen Elektrizitätsmenge abhängig, die den MeB-widerstand31 durchflossen hat

Der Ausgleich der Abnahme der Konzentration des Brennstoffes durch erhöhte Förderung des Brennstoffes kann auch oder zusätzlich in einfacher Weise dadurch realisiert sein, daß vom Regelschaller 24 zur Überwachungseinrichtung 4 eine Rückfühmngsverbindung 38 geführt ist, über weiche durch die Schaltbetätigung des Regelschalters 24 jeweils die vorbestimmte Elektrizitätsmenge, von welcher der Schaltvorgang der Überwachungseinrichtung 4 abhängig ist, wertmäßig herabgesetzt wird Dies läßt sich dadurch erreichen, ouß, wie symbolisch angedeutet, bei jeder Schaltbetätigung des Regelschalters 24 jeweils eine zwischen Schaltungspunkten 39, 40, 41 etc. in diesem Regelschalter 24 liegende Schaltstrecke geschlossen wird und diese Schaltungspunkte 33, 40, 41 etc. je mit einem von mehreren an dem Vorwiderstand 37 vorgesehenen Abgriffen 39', 40% 41' etc. verbunden sind. Dabei erhöht sich bei jeder Schaltbetätigung des Regelschalters 24 die Anzahl der in ihm geschlossenen Schaltstrecken und somit auch die Anzahl der kurzgeschlossenen Abschnitte des Vorwiderstandes 37. Dadurch -wird diejenige Elektrizitätsmenge, die den Meßwiderstand 31 durchfließen muß, um am Rückkopplungskondensator36 eine Sir den Schaltvorganz im spannungsabhängigen Schalter 33 ausreichende Spannung zu erhalten, stufenweise herabgesetzt. Das hat zur Folge, daß bei gleicher, in dem

Meßwidersland 31 fließender Elektrizilätsmenge die Betriebsinlervalle der Pumpe 8 in immer kürzer werdenden Zeitabständen auftreten.

Die Betätigung des Löschgliedes 34, die in Abhängigkeit von dem ir. dem spannungsabhängigen Schalter 33 der Überwachungseinrichtung 4 ausgelösten Schallvorgang erfolgen soll, wird zweckmäßig über die an ihrem Eingang über die Wirkungsverbindung 6a mit dem Ailing des spannungsäbhängigen Schalters 33 der Überwachungseinrichtung 4 in Wirkungsverbindung stehende monostabile Kippstufe 12 vorgenommen. Zu diesem Zweck geht von dem Ausgang der monoslabilen Kippstufe 12 eine Rückführungsverbindung 6c/aus. die ■/η einem Differenzierglied 42 führt und sich nach diesem Differenzicrglied 42 als Rückführungsverbin dung 6e in dem Löschglied 34 der Überwachungseinrichtung 4 fortsetzt. Mit Hilfe des Differenziergliedes 42 wird in Abhängigkeit von der Vorderflanke des von der nionmtabilen Kippstufe 12 gelieferten Steuerimpulses eine !.öschspannungsspitze erzeugt, die geeignet ist. das Loschglied 34 zu betätigen Im Beispielsfall besteht das Loschglied 34 aus einem (pnp-)Transistor 43 und einem Entladewiderstand 44. der mit der zwischen dem Emitter 45 und dem Kollektor 46 des Transistors 43 liegenden Schaltstrecke eine im Nebenschluß des Rückkopplungskondensators 36 angeordnete Serien schaltung bildet. Die Löschspannungsspitze hat daher hier an der Basis 47 des Transistors 43 eine in bezug auf den Fmitter 45 negative Vorspannung zu erzeugen, damit die Schaltstrecke 45—46 des Transistors 43 in den leitenden Zustand gelangt und der Rückkopplungskonder-ator 36 sich über diese Schallstrecke 45—46 sowie den Entladewiderstand 44 entladen kann. Dadurch wird der integrierte Wert in dem Integrationsglied 32 geloscht, und die Überwachungseinrichtung 4 ist bereit, nach erneutem Durchfluß der vorbestimmten Elektrizitätsmenge durch den Meßwiderstand 31 einen weiteren Schallvorgang zu vollziehen.

In dem von der Schalteinrichtung 16 zur Last 3 führenden Abschnitt des Laststromkreises 1 liegt ein induktiver Speicher 48. Außerdem ist dort ein mit der Last 3 eine Parallelschaltung bildender kapazitiver Speicher 49 vorgesehen, der. ebenso wie der induktive Speicher 48. mit einem Anschluß an dem Schaltungspunkt 20 liegt. Der aus dem induktiven Speicher 48 und dem kapazitiven Speicher 49 bestehenden Serienschaltung ist eine Freilaufdiode 50 parallelgeschaltet, die mit ihrer Anode an Masse und mit ihrer Kathode an der zwischen der Schalteinrichtung 16 und dem induktiven Speicher 48 vorhandenen Verbindung liegt

Zwecks der während des Betriebes stattfindenden Zuführung der Steuerspannung an den Steuereingang 18 der Schalteinrichtung 16 ist ein Differenzverstärker 51 vorgesehen, der vorzugsweise an seinem Ausgang einen beispielsweise nach Art eines Schmitt-Triggers aufgebauten spannungsabhängigen Schalter 52 aufweist und über diesen spannungsabhängigen Schalter 52 den Steuereingang 18 der Schalteinrichtung 16 beeinflußL Der Differenzverstärker 51 hat einen positiven Eingang 53 und einen negativen Eingang 54. Der positive Eingang 53 ist an den Schaltungspunkt 20 angeschlossen, so daß sich dessen Potential mit der Spannung am kapazitiven Speicher 49 ändert Demgegenüber liegt der negative Eingang 54 des Differenzverstärkers 51 an einem stabilisierten Potential, das im Beispielsfall an dem Verbindungspunkt 55 zweier einen Spannungstei-

Dieser Spannungsteiler 56, 57 ist an seinem' einen" Anschluß mit Masse und an seinem anderen Anschluß sowohl mit der Kathode einer mit der Anode an Masse liegenden Zendrdiode 58 als auch über einen Widerstand 59 mit dem Schältüngspünkt 20 verbunden.
¹J Der Elektromotor 7 ist über eine durch strichpunktierten Linienzug angedeutete Magnetkupplung 60 mit der Pumpe 8 gekuppelte Üni einen sanften Anlauf des Elektromotors 7 zu erreichen und söttiit ein Rutschen der Magnetkupplung 60 zu vermeiden, enthält die

ίο Steuereinrichtung 5 ein im Beispielsfall durch einen Kondensator gebildetes Verzögerungsglied 61, das beim Einschalten des Elektromotors 7 die ihm zügeführte Speisespannung nicht momentan, sondern allmählich ansteigen läßt.

Im vorliegenden Fall ist der Elektromotor 7 mit Hilfe einer zwischen dem Emitter 62 und dem Kollektor 63 eines (npn-)Transistors 64 liegenden Schaltstrecke ein-und ausschaltbar Das Einschalten des Elektromo tors 7 geschieht mittels des von der monostabilen Kinpslufe 12 gelieferten, über die Wirkungsverhinriiing 6b. 6cder Steuereinrichtung 5 zugeführten Steuerimpulses, der über die Serienschaltung zweier Widerstände 65, 66 an der Basis 67 des Schalttransistors 64 eine Vorspannung hervorruft, die dessen Schaltstrecke

2> 62—63 leitend macht und somit ein Schließen des Motorstromkreises bewirkt. Das durch einen Kondensator gebildete Verzögerungsglied 61 liegt zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt 68 der beiden Widerstände 65, 66 und dem Kollektor 63 des

i" Schalttransistors 64, so daß die Schaltstrecke 62—63 allmählich leitend und der volle Wert der Speisespannung am Elektromotor 7 erst dann erreicht wird, wenn sich der das Verzögerungsglied 61 bildende Kondensator aufgeladen hat.

^ Die Förderleitung 10. welches die von dem Elektromotor 7 angetriebene Pumpe 8 enthält, steht mit den einzelnen Zellen 69 der Brennstoffbatterie 2 über je eine Abzweigung 70 in Verbindung, so daß der den einzelnen Zellen 69 zugeführte Brennstoff gleichen Druck und

*o gleiche Konzentration hat. Diese vorteilhafte Art und Weise der Brennstoffzuführung ist möglich, ohne daß dabei störende Verluste durch die Überbrückung dd einzelnen Zellen 69 auftreten, weil im vorliegenden Fall die Brennstoffzuführung nur in größeren Zeitabständen und dann relativ kurzzeitig erfolgt

Von dem Schaltungspunkt 20 geht eine der Zuführung von Versorgungsspannung dienende Leitung 71 aus, die durch die Versorgungsanschlußleitung 72 der monostabilen Kippstufe 12. durch die Versorgungsanschlußleitung 73 des ersten spannungsabhängigen Schalters 22, durch die Versorgungsanschlußleitung 74 des zweiten spannungsabhängigen Schalters 23, durch die Versorgungsanschlußleitung 75 des Regelschalters 24, durch die Versorgungsanschlußleitung 76 des Integrationsgliedes 32. durch die Versorgungsanschlußleitung 77 des spannungsabhängigen Schalters 33 der Überwachungseinrichtung 4 und durch die Versorgungsanschlußleitung 78 des Differenzverstärkers 51 sowie des spannungsabhängigen Schalters 52 fortgesetzt wird.

Die vorbeschriebene Anordnung hat folgende Wirkungsweise:

Schließt man den Hauptschalter 13, so wird über die Wirkungsverbindung 19a, 19b die Steuerspannung am Differenzierglied 21 ausgelöst, die über die Wirkungsverbindung 19c am Steuereingang 18 der Schalteinrichtung 16 deren Schaltstrecke 14—15 in den stromdurch- !ässenden/Züstsiid steuert Daraufhin liegt zwischen Sem Schältüngspünkt 20 und Masse Spannung, so daß in

den Stromkreis I über die Last 3 Strom fließen kann.

Der über die AnschluOleitung 78 unter Versorgungsspannung stehende Differenzverstärker 51 weist zunächst an seinen Eingängen 53, 54 einen so hohen Potentialunterschied auf, daß am Ausgang mittels des ■> spannungsabhängigen Schalters 52 dem Sleuereingäng 18 der Schalteinrichtung 16 eine für die Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes der Schaltstrecke 14—15 ausreichende Steuerspannung zur Verfugung gestellt wird. Mit zunehmender Ladung des kapazitiven Speichers 49 wird der Potentialunterschied an den Eingängen 53,54 schließlich so weit verringert, daß der spannungsabhängige Schalter 52 die Steuerspannung im Steuereingang 18 der Schalteinrichtung 16 abschaltet, worauf die Schaltstrecke 14—15 in den stromsper- ti renden Zustand gelangt. Infolge der in dem induktiven Speicher 48 noch vorhandenen Energie verringert sich die Ladung im kapazitiven Speicher 49 und somit die Spannung zwischen dem Schaltungspunkt 20 und Masse nicht momentan, sondern allmählich, bis der Potential-Unterschied an den Eingängen 53, 54 des Differenzveritärkers 51 wieder so weit angestiegen ist. daß der ipannungsabhängige Schalter 52 dem Steuereingang 18 der Schalteinrichtung 16 erneut die für den stromdurchlassenden Zustand der Schaltstrecke 14—15 notwendige Steuerspannung zuschaltet.

Auf die soeben beschriebene Art und Weise kann man mit relativ geringen Regelverlusten die der Last 3 zugeführte Spannung auf einem ausreichencf konstanten Wert halten.

Gleichzeitig löst die durch Schließen des Hauptschalters 13 am Differenzierglied 21 auftretende Steuerspannung über die Wirkungsverbindung 19c/ in der monostabilen Kippstufe 12 einen Steuerimpuls aus, der über die Wirkungsverbindung 6b. 6c an der Basis 67 des in der Steuereinrichtung 5 befindlichen Transistors 64 dessen Schaltstrecke 62—63 in den leitenden Zustand steuert. Der infolge des Verzögerungsgliedes 61 sanft anlaufende Elektromotor 7 treibt schlupffrei die Pumpe 8 an, die über die Dauer des von der monostabilen Kippstufe 12 gelieferten Steuerimpulses über die Förderleitung 10 Brennstoff aus dem Vorratsbehälter 9 in die Brennstoffbatterie 2 fördert. Der nach einer Betriebspause in der Brennstoffbatterie 2 an Konzentration verarmte Brennstoff fließt dabei über die Rückförderleitung 11 ab.

Der beim Schließen des Hauptschalters 13 über die Wirkungsverbindung 19a, 196,19c/ in der monostabilen Kippstufe 12 ausgelöste Steuerimpuls hat außerdem zur Folge, daß über die Rückführungsverbindung 6c/, 6e ein so etwa in dem Integrationsglied 32 noch integrierter Restwert durch das Löschglied 34 gelöscht wird. Es wird nämlich auch in diesem Fall durch die mittels der Differenzierstufe 42 aus der Vorderflanke des Steuerimpulses erzeugten Löschspannungsspitze die Schaltstrekke 45—46 des Transistors 4 vorübergehend in den stromdurchlassenden Zustand gesteuert, so daß sich der Rückkopplungskondensator 36 über diese Schaltstrecke 45—46 und den Entladewiderstand 44 entladen kann.

Während des Betriebes wird nun weiterhin in dem spannungsabhangigen Schalter 33 der Überwachungseinrichtung 4 jeweils dann ein Schaltvorgang ausgelöst, wenn die vorbesthnmte Elektrizitätsmenge den Meßwiderstand 31 durchflossen hat Der Steuerimpuls in der monostabilen Kippstufe 12, der, wie soeben beschrieben, die vorübergehende Einschaltung des die Pumpe 8 antreibenden Elektromotors 7 und die Löschung des vorher in dem I;<'.egralionsglied 32 integrierten Wertes zur Folge hat, wird in diesem Fall über die von dem spanfiungsabhär.gigen Schalter 33 der Überwachungseinrichtung 4 zur monostabilen Kippstufe 12 führenden Wirkungsverbindung 6a ausgelöst.

Da bei jedem Pumpvorgang die Konzentration des Brennstoffes verringert wird, sorgt der Regelschalter 24 dafür, daß auch nach längerer Betriebsdauer stets eine der durch den Meßwiderstand 31 geflossenen Elektrizitätsmenge elektrochemisch wenigstens nahezu äquivalente Menge an Brennstoff von dem Vorratsbehälter 9 zur Brennstoffbatterie 2 gefördert wird. Zu diesem Zweck wird von dem Regelschalter 24 die monostabile Kippstufe 12 über die Rückführungsverbindung 25 und/oder die Überwachungseinrichtung 4 über die Rückführungsverbindung 38 in der bereits beschriebenen Weise beeinflußt.

Fäilt die von der Brennstoffbatterie 2 zur Verfügung gestellte Spannung unter einen festgelegter Wert ab. was nach sehr langer Betriebsdauer der Fall sein kann, so wird durch das über die Wirkungsverbindung 19a. 19e in dem ersten spannungsabhangigen Schalter 22 ausgelöste Signal über die Wirkungsverbindung Wein Steuerimpuls in der monostabilen Kippstufe 12 erzeugt. Dieser Steuerimpuls hat in der bereits beschriebenen Weise eine zusätzliche Förderung von Brennstoff zur Brennstoffbatterie 2 und eine Löschung des in dem Integrationsglied 32 der Überwachungseinrichtung 4 integrierten Wertes zur Folge.

Bevor die Spannung der Brennstoffbatterie 2 einen so niedrigen Wert erreicht, daß Schaden nicht auszuschließen ist, wird durch das über die Wirkungsverbindung 19a, 19# in dem zweiten spannungsabhängigen Schalter 23 ausgelöste Signal über die Wirkungsverbindung 19Λ die Schaltstrecke 14—15 der Schalteinrichtung 16 in den stromsperrenden Zustand gesteuert und zwar langer als das bei der Regelung durch den Differenzverstärker 51 geschieht. Der Laststromkreis 1 bleibt nunmehr durch diese Schaltstrecke 14—15 so lange unterbrochen, bis der Hauptschalter 13 geöffnet und erneut geschlossen wird, weil erst dann über die Wirkungsveroindung 19a, 19ö, 19c die Schaltstrecke 14—15 wieder in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar ist Da im vorerwähnten Fall der Schaltungspunkt 20 und somit auch die Leitung 71 vollkommen spannungslos wird, erhält in diesem Fall auch die monostabile Kippstufe 12 an ihrer Versorgungsanschlußleitung 72, der erste spannungsabhängige Schalter 22 an seiner Versorgungsanschlußleitung 73, der zweite spannungsabhängige Schalter 23 an seiner Versorgungsanschlußleitung 74, der Regelschalter 24 an seiner Versorgungsanschlußleitung 75, das Integrationsglied 32 an seiner VersorgungsanschluBleitung 76, der spanmungsabhängige Schalter 33 der Überwachungseinrichtung 4 an seiner Versorgungsanschlußleinmg 77 und der Differenzverstärker 51 sowie der spannungsabhängige Schalter 52 an der Versorgungsanschlußleitung 78 keine Versorgungsspannung mehr. Somit ist sichergestellt, daß, nachdem die Schaltstrecke 14—15 der Schalteinrichtung 16 durch den zweiten spannungsabhangigen Schalter 23 in den stromsperrenden Zustand gesteuert ist, die gesamte Anordnung spannungsfrei bleibt, bis der Hauptschalter 13 geöffnet und erneut geschlossen wird.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Schaltungsanordnung zur elektronischen Steuerung der Brennstoffzuführung zu einer Brennstoffbatterie mit einem angeschlossenen Laststromkreis, der über einen Hauptschalter, danach über einen Meßwiderstand und anschließend über die Last verläuft, wobei der MeBwiderstand zu einer Überwachungseinrichtung gehört, die nach Art eines Integrators arbeitet und mittels eines Schwellwertschalters ein Schaltsignal zur Verfugung stellt, wenn eine vorbestimmte Elektrizitätsmenge den Meßwiderstand durchflossen hat, wobei ferner durch dieses Schaltsignal eine zur Brennstoffzuführung dienende Pumpe vorübergehend in Betrieb gesetzt wird und wobei schließlich die Dauer des Betriebsintervalles der Pumpe so festgelegt ist, daß während dieser Zeit eine der vorbestimmten Elektrizitätsmenge elektrochemisch wenigstens annähernd äquivalente Menge an Brennstoff gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Antrieb der Pumpe (8) dienender Elektromotor (7) durch die Schaltstrecke (62—63) einer Steuereinrichtung (5) einschaltbar ist, die über eine monostabile Stufe (12) mit dem Schwellwertschalter (33) in Verbindung steht und an ihrer Schaltstrecke (62—63) während der vorbestimmten Dauer eines von der monostabilen Kippstufe (17) gelieferten, durch das Schaltsignal des Schwellwertschalters (33) ausgelösten Steuerimpulses Strom durchläßt, daß ferner in den zwischen Meßwiderstand (31) der Überwachungseinrichtung (4) und Last (3) liegenden Abschnitt <ks Laststromkreises (1) die Schaltstrecke (14-15) einer elektrrch ste- urbaren Schalteinrichtung (16) eingefügt ist, deren für den Stromdurchlassenden Zustand ihrer Schaltnocke (14-15) notwendige Steuerspannung bei Inbetriebnahme durch Schließen des Hauptschalters (13) zuführbar ist und während des Betriebes an einem Steuerschaltungspunkt (20) abgegriffen wird, der sich in dem zwischen Schaltstrecke (14-15) der Schalteinrichtung (16) und Last (3) liegenden Abschnitt des Laststromkreises (1) befindet und gleichzeitig als Abgriff der Versorgungsspannung für die übrige elektronische Steuerung der Brennstoffzuführung dient, und daß schließlich in der von der monostabilen Kippstufe

   (12) zur Steuereinrichtung (5) führenden Verbindung (6i>. 6c) ein von einer bestimmten Impulszahl abhängiger Regelschalter (24) liegt, der nach Einwirkung dieser bestimmten Anzahl an Impulsen jeweils eine Schaltbetätigung in dem Sinne ausführt, daß die Abnahme der Konzentration des Brennstoffes ausgeglicher, wird.

   2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (13) mit einem Differenzierglied (21) verbunden ist. das an semem Ausgang beim Schließen des Hauptschalters

   (13) ein Steuersignal zur Verfügung stellt.

   J Schaltungsanordnung nach Anspruch I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (21) mit der monostabilen Kippstufe (12) in Verbindung steht und daß auch durch das Steuersignal des Differenziergliedes (21) ein Steuerimpuls in der monostabilen Kippstufe (12) auslösbar ist

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (21) mit der Schalteinrichtung (16) in Verbindung steht und daß das Steuersignal des Differenziergliedes (21) zur Umsteuerung der Schaltstrecke (14—15) dieser Schalteinrichtung (16) in den stromdurchlassenden Zustand ausgenutzt ist

   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet daß zur Kontrolle der am Laststromkreis (1) liegenden Spannung ein erster spannungsabhängiger Schalter (22) vorgesehen ist, der bei Abfall der Spannung unter einen festgelegten Wert ein Schaltsignal zur Verfügung stellt, durch das ebenfalls ein Steuerimpuls in der inonostabilen Kippstufe (12) auslösbar ist

   6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle der am Laststromkreis (1) liegenden Spannung ein zweiter spannungsabhängiger Schalter (23) vorgesehen ist, der bei Abfall der Spannung unter einen festgelegten Wert ein Schaltsignal zur Verfügung stellt durch das die Schaltstrecke (14—15) der Schalteinrichtung (16) in den stromsperrenden Zustand steuerbar ist

   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Impulszahl des Regelschalters (24) durch Vorwahl festlegbar ist

   S. Schaltungsanordnung nach Ansprach 1 und 7, dadurch gekennzeichnet daß von dem Regelschalter (24) zu der monostabilen Kippstufe (12) eine Rückführungsverbindung (25) führt über welche durch die Schaltbetätigung des Regelschalters (24) jeweils die Dauer des von d"r monostabilen Kippstufe (12) gelieferten Steuerimpulses verlängerbar ist

   9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Regelschalter (24) zur Überwachungseinrichtung (4) eine Rückführungsverbindung (38) führt über welche durch die Schaltbetätigung des Regelschalters (24) jeweils die vorbestimmte Elektrizitätsmenge, von welcher das Schaltsignal des Schwellwertschalters (33) abhängig ist, wertmäßig herabsetzbar ist.

   10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß die Überwachungseinrichtung (4) ein Integration. £Hed (32) und ein Löschglied (34) enthält, das in Abhängigkeit vom Schaltsignal des Schwellwertschalter (33) betätigbar ist und zur Rückseite des Integrationsgliedes (32) dient.

   11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 10. dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsglied (32) aus einem Operationsverstärker (35) und einem daran liegenden Rückkopplungskondensator (36) besteht, wobei der Rückkopplungskondensator (36) außerdem über einen Vorwiderstand (37) mit dem Meßwiderstand (31) Verbindung hat.

   12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 10. dadurch gekennzeichnet daß zur Betätigung des Löschgliedes (34) die Vorderflanke des von der monostabilen Kippstufe (12) gelieferten und durch das Schaltsignal des Schwellwertschalters (33) ausgelösten Steuerimpulses Verwendung findet.

   13. Schaltungsanordnung nach Anspruch I. da durch gekennzeichnet, daß in dem von der Schaltstrecke (14-15) der Schalteinrichtung (16) zum Steuerschaltungspunkt (20) führenden Abschnitt des Laststromkreises (i) ein induktiver Speicher (48) liegt, der mit einem parallel zur Last (3) geschalteten kapazitiven Speicher (49) eine Serienschaltung bildet, und daß im Nebenschluß dieser Serienschaltung eine Freilaufdiode (50) vorgesehen ist

   14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung für die Schalteinrichtung (16) während des Betriebes dem Ausgang eines Differenzverstärkers (51) entnehmbar ist, dessen nichtinvertierender Eingang (53) an einem mit der Spannung am kapazitiven Speicher (49) sich ändernden Potential und dessen invertierender Eingang (54) an einem stabilisierten, ebenfalls am kapazitiven Speicher (49) abgegriffenen Potential liegt

   15. Sch"!iungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (51) an seinem Ausgang einen spannungsabhängigen Schalter (52) aufweist

   16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (7) über eine Magnetkupplung (60) mit der Pumpe (8) in Verbindung steht und seine Speisespannung beim Einschalten verzögernd ansteigt