DE2433356A1

DE2433356A1 - Anordnung zur stromversorgung von elektrischen verbrauchern aus einer batterie

Info

Publication number: DE2433356A1
Application number: DE2433356A
Authority: DE
Inventors: Udo Tillmann
Original assignee: EHMANN ELEKTROTECH
Current assignee: EHMANN ELEKTROTECH
Priority date: 1974-07-11
Filing date: 1974-07-11
Publication date: 1976-01-22

Description

Anordnung zur Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern aus einer Batterie Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern aus einer Batterie, die von einem Stromerzeuger aufgeladen werden kann, insbesondere zum Speisen von elektrischen Geräten und Bahrzeugen.
Elektrische Geräte werden in den verschiedensten Anwendungsfällen aus einer Batterie gespeist, die ggf.
von einem Stromerzeuger, wie beiszielsweise einer Lichtmaschine wieder auf ihren Betriebsspannungswert aufgeladen wird. Die Stromversorgung der Geräte kann zum einen wahrend der Aufladung der Batterie erfolgen; zum anderen kann die Speisung der Geräte aber auch aus einer Batterie erfolgen, die zum Zeitpunkt der Stromentnahme nicht nachgeladen wird.
Derartige Betriebszustande treten beispielsweise in i'ahrzeugen auf, bei denen die Batterie neben der Versorgung der für den Fahrbettieb erforderlichen elektrischen Anlagen weitere an Bord des Fahrzeugs befindliche Geräte, wie KühlschrarI, Rundfunkgerät od. dgl. mit Strom versorgen muß. Vor allem wird die Batterie bei stillgesetztem Bahrzeug z. B. bei abgestelltem Antriebsmotor von diesen zusätzlich angeschlossenen Geräten stark belastet.
Es ist nun darauf zu achten, daß eine solche Batterie durch das Betreiben der zusätzlichen Geräte nicht unter einen bestimmten Spannungswert entladen wird. Dieser Spannungswert muß noch so hoch sein, daß die Versorgung der für den Fahrbetrieb wichtigen elektrischen Anlagen z. B. das Anlassen des Motors, mit Sicherheit gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mit der beim Betrieb von elektrischen Geräten eine Entladung der Batterie unter einem bestimmten Spannungswert vermieden wird.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Schaltanordnung erreicht, die gekennzeichnet ist durch einen integrierten Schaltkreis, durch den in Abhängigkdit von der Differenz zwischen einer an seinem ersten eingang anliegenden, der Batteriespannung proportionalen Ist-Spannung und einer an seinem zweiten Eingang anliegenden stabilisierten Referenz-Soll-Spannung ein elektronisches bzw. elektromagnetisches Schaltmittel derart steuerbar ist, daß dasselbe den Batteriestromkreis für einen elektrischen Verbraucher (Gerät) unterbricht oder schließt.
Mit einer derartigen Anordnung ist es nicht nur möglich, einen Verbraucher beim Unterschreiten eines bestimmten Spannungswertes der Batterie von derselben abzutrennen, sondern es wird bei zu geringer Batteriespannung von vornherein mit Sicherheit auch ein Binschralten der Geräte verhindert. Erst wenn die Batterie wieder auf eine oberhalb der Abschaltspannung liegende Betriebsspannung aufgeladen ist, können die Geräte an die Batterie angeschlossen werden.
Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß im Stromkreis des elektronischen oder elektromagnetischen Schaltmittels ein Transistor geschaltet ist, dessen Basisstrom von dem Schaltkreis steuerbar ist. Dieser Transistor dient als Ein- und Ausschalter für einen elektronischen Schalter oder auch tS ein elektromagnetisches Relais, das einen im Stromkreis des Verbrauchers liegenden Arbeitsschalter betätigt.
Zwischen der Abschaltspannung der Batterie und der Betriebsspannung derselben, die einWiedereinschalten der elektrischen Geräte gestattet, muß eine bestimmte Spannungsdifferenz bestehen, damit ein Arbeiten der Batterie über eine gewisse Zeitspanne gewährleistet ist. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Ausgang und dem ersten Eingang des Schaltkreis es ein Gegenkopplungs-Widerstand geschaltet.
Zur Erzeugung des Ist- und des Soll-Spannungspotentials an den beiden Eingängen des integrierten Schaltkreises sind dieselben jeweils über Spannungsteiler mit den Polen der Batterie verbunden.
Parallel zum Transistor ist eine Zenerdiode geschaltet, die als Löschdiode und zugleich als überspannungsschutz für im Bordstromnetz des Fahrzeuges auftretende Spannungsspitzen dient.
Um ein Zerstören der Schaltelemente der Schaltungsanordnung zu vermeiden, ist zwischen der Plusklemme der-Batterie und dem Schaltkreis eine Diode geschaltet.
Zur Einstellung der an den Eingängen des Schaltkreises anstehenden, der Batteriespannung proportionalen Ist-Spannung ist ein regelbarer Widerstand vorgesehen.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schaltungsbeispiels wird die Erfindung beschrieben.
Die Schaltungsanordnun-g, die im Stromnetz von Fahrzeugen zur Speisung von Zusatzgeräten wie Kühlschrank od.
dgl. Anwendung finden kann, ist in einem Gehäuse 11 untergebracht, aus dem die beiden Anschlußklemmen 12 und 13 für eine Batterie und die beiden Anschlußklemmen 14 und 15 für ein elektrisches Gerät nach außen geführt sind.
Die Schaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus einem integrierten Schaltkreis IC, dessen erster Eingang A über einen Vorschaltwiderstand R 10 an einem aus den Widerständen R 1 und R 2D R 3, R 4 gebildeten Spannuntsteiler mit den Polen der Batterie verbunden ist.
Die am Eingang A des Schaltkreises IC liegende Spannung ist eine der jeweiligen Batteriespannung proportionale Spannung, die mittels des verstellbaren Widerstandes R 4 eingestellt weden kann.
Parallel zu diesem beschriebenen Spannungsteiler liegt ein weiterer Spannungsteiler R 6, R 7, dessen Anzapfung mit dem zweiten eingang 3 des Schaltkreises IC verbunden ist und an denselben eine stabilisierte Referenzspannung legt.-Der Ausgang C des Schaltkreises IC fuhrt zu der Basis eines Schalttransistors T, die über die Widerstände R 11 und R 12 mit dem Pluspol der Batterie in Verbindung steht-Im Emitter-Kollektorkreis des Transistors T liegt ein Relais REL, dem ein im Stromkreis K des angeschlossenen Gerätes liegender Arbeitsschalter S zugeordnet ist.
Parallel zum Transistor T liegt eine Zenerdiode D 2, die als Löschdiode und zugleich als Uberspannungss-chutz für im Stromnetz auftretende Spannungespitzen dient.
Der Schaltkreis IC vergleicht nun die an seinem Eingang A angliegende, der Batteriespannung proportionale Ist-Spannung, mit der am Eingang B anstehenden Referenz-Sollspannung. In dem Fall, in dem die Ist-Spannung am Eingang A größer ist als die Referenzspannung am Eingang B, sperrt der Schaltkreis d4en Stromdurchgang zum Transistor D. Die Basis des Transistors T- erhält infolgedessen über die Widerstände R 11 und R-12 den gesamten Batteriestrom. Das bedeutet, der Transistor T schaltet durch und das Relais REf, liegt an der Batteriespannung und zieht an. Damit wird der Schalter S geschlossen und das an den Klemmen 14 und 15 angeschlossene Gerät ist in Betrieb.
Sinkt die am Eingang A des integrierten Schaltkreises IC anliegende Spannung infolge zB1tladung der Batterie auf einen Wert, der kleiner ist als die am Eingang B anstehende Referenzspannung, dann wird der Basis des Transistors T eine Spannung zugeführt, die den Transistor g sperrt. Der Stromdurchfluß durch das Relais REL ist unterbrochen, dasselbe fällt ab und das angeschlossene Gerät ist von der Batterie elektrisch abgetrennt. Ein vollständiges Entladen der Batterie und damit ein Zerstören derselbetWird auf diese Weise vermieden. Außerdem verfügt die Batterie in jedem Ball über so viel Kapazität, daß beispielsweise bei einem Fahrzeug das Anlassen des Aifttiebsmotors mit Sicherheit gewährleistet ist.
Ferner ist zwischen dem Ausgang C des integrierten Schaltkreises IC und dem Eingang A desselben ein Gegenkoppluns-WiderstandR 8 eingeschaltet, der dafür sorgt, daß zwischen der Abschaltspannung, bei der das elektrische Gerät von der Batterie getrennt wird, und der Wiedereinschaltspannung, bei der das Gerät wieder an die Batterie angeschaltet wird, eine genügend große Spannungsdifferenz herrscht. Damit wird erreicht, daß ein elektrisches Gerät erst bei einer so hohen Betriebsspannung der Batterie an dieselbe wieder angeschlossen wird, daß auch ein einwandfreier Betrieb des Gerätes über eine längere Zeitspanne gewährleistet ist.
Um ein polverkehertes Anschließen der Schaltanordnung an die Batterie zu vermeiden, ist hinEr der Anschlußklemme 12 für den Pluspol der Batterie eine Diode D 1 vorgesehen.
Die Kondensatoren C 2 und C 3 sollen ein Schwingen der Schaltungsanordnung verhindern, während die Kondensatoren C 1 und C 4 Siebkondensatoren sind.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche lo Anordnung zur Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern aus einer Batterie, die von einem Stromerzeuger aufgeladen werden kann, insbesondere zum Speisen von elektrischen Geräten in Fahrzeugen, gekennzeichnet durch einen tinte grierten Schaltkreis(10), durch den in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einer an seinem ersten BingangjAlanliegenden, der Batteriespannung proportionalen Ist-Spannung und einer an seinem zweiten Eingang(B)anliegenden stabilisierten Referenz-Sollspannung ein elektronisches bzwO elektromagnetische$ Schaltmittel derart steuerbar ist, daß dasselbe den Batteriestromkreis für einen elektrischen Verbraucher unterbricht oder schließt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des elektronischen oder elektromagnetischen Schaltmittels (REL) ein Transistor (T) geschaltet ist, dessen Basisstrom von dem Schaltkreis (IC) steuerbar ist.
30 Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (G) und dem ersten Eingang (k) des Schalikreises (10) ein Gegenkopplungswiderstand (R 8) geschaltet ist.
4. Anordnung nach den Ansprüchen1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eingänge (A und B) des Schaltkreises (IC) jeweils über Spannungsteiler (R 1, II 2, R 3, R 4 und R 6, R 7) mit den Polen der Batterie verbunden sind.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Transistor (T) eine Zenerdiode (D 2) liegt.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischem der Plusklemme (12) der Batterie und dem integrierten Schaltkreis ) eine Gleiehrichterdiode (D 1) geschaltet ist.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die am ersten Eingang (A) liegende proportionale Ist-Spannung mittels eines regelbaren Widerstandes (R 4) einstellbar ist.