DE2521462A1 - Einrichtung zum abschalten nicht betriebsbedingter verbraucher in einem stromkreis - Google Patents

Einrichtung zum abschalten nicht betriebsbedingter verbraucher in einem stromkreis

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DE2521462A1 DE19752521462 DE2521462A DE2521462A1 DE 2521462 A1 DE2521462 A1 DE 2521462A1 DE 19752521462 DE19752521462 DE 19752521462 DE 2521462 A DE2521462 A DE 2521462A DE 2521462 A1 DE2521462 A1 DE 2521462A1
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Description

Anmelder: Societa Italiana Vetro SIV S.p.A. Vasto (Chietl), Italien
Einrichtung; zum Abschalten nicht "betriebsbedingter Verbraucher in einem Stromkreis,,
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abschalten von zusätzlichen, nicht betriebsbedingten Verbrauchern eines über einen G-enerator und einen Akkumulator gespeisten Stromkreises, der außer dem Stromkreis der betriebsbedingten Verbraucher auch einen Stromkreis für zusätzliche Verbraucher enthält.
Derartige Einrichtungen werden hauptsächlich bei der Elektrik von Kraftfahrzeugen verwendet. Zwar ist die Stromversorgung bei Kraftfahrzeugen heute im allgemeinen so ausgelegt, daß
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unter normalen Betriebsbedingungen zusätzliche, für den eigentlichen Betrieb nicht unbedingt erforderliche, strornverbrauchende Einrichtungen, wie Klimaanlagen, beheizte Scheiben, Kühlvorrichtungen und dgl., angeschlossen werden können, ohne daß die Batterieladung unter einen kritischen Wert absinkt. Es können jedoch Umstände eintreten, bei denen, etwa durch das gleichzeitige Auftreten mehrerer Belastungen des Stromkreises oder infolge eines Leistungsabfalls bei der Lichtmaschine, die Leistungsabgabe der Batterie größer ist als die ihr von der Lichtmaschine zugeführte Leistung, so daß die Batterieladung unter einen Wert absinkt, bei dem sie in einem solchen Maße beschädigt wird, daß der Schaden nicht wieder behoben werden kann.
JBei Kraftfahrzeugen ist zwar heute für die gesamte Elektrik eine Kontrolleuchte vorgesehen, die aufleuchtet, wenn die Batterie von der Lichtmaschine nicht mehr oder nicht mehr ausreichend geladen wird, weil der Generator nicht mehr läuft oder nicht mehr schnell genug läuft oder in anderer Weise in seiner Funktion beeinträchtigt ist, wodurch angezeigt wird, daß der Verbrauch an elektrischem Strom herabgesetzt werden muß. Es können jedoch auch Fälle eintreten, in denen die Lichtmaschine, obwohl sie normal arbeitet, nicht genügend Leistung an die Batterie abzugeben vermag, um den gesamten elektrischen Verbrauch zu decken. In diesem Fall leuchtet die Kontrollampe nicht auf, selbst dann nicht, wenn die Batterie unter den kritischen Wert entladen worden ist, unter dem sie irreparabel beschädigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine in einen über einen Generator und eine Batterie gespeisten Stromkreis mit mehreren Verbrauchern mühelos einbaubare, einfache Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe spannungsabhängig alle nicht betriebsbedingten Verbraucher automatisch abschaltbar und wieder einschaltbar sind, derart, daß der Stromverbrauch nie die vom Generator gelieferte Leistung übersteigto
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Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen die Klemmen des Akkumulators ein Spannung ermittelndes Bauteil eingefügt ist, mit Hilfe dessen der Stromkreis der zusätzlichen Verbraucher geöffnet wird, sobald die Spannung an den Klemmen unter einen vorbestimmten Wert absinkt.
Das Spannung ermittelnde Bauteil ist erfindungsgemäß ein parallel zu einer herkömmlichen, ungenügende Generatorleistung anzeigende Kontrollampe geschaltetes Relais, wobei der durch die Lampe fließende Strom gleichzeitig das den Kreis der zusätzlichen Verbraucher öffnende Relais erregt.
!lach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Spannung ermittelnde Vorrichtung eine elektronische Schaltung, die einen Leistungstransistor aufweist, der einen normalerweise offenen Relaiskontakt und damit den Stromkreis der zusätzlichen Verbraucher schließt, wobei der Leistungstransistor über eine Grenzwertschaltung eingeschaltet wird, sobald die Batteriespannung einen kritischen Wert überschreitet und über diese Schaltung abschaltbar ist, sobald die Batteriespannung unter einen kritischen Wert absinkt.
Die kritischen Werte sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung über Potentiometer einstellbar, die mit den Basen der Grenzwert-Transistoren verbunden sind.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden also in einem über einen Generator und eine Batterie gespeisten Stromkreis alle diejenigen Belastungen automatisch abgeschaltet, die für den Betrieb, beispielsweise einesKraftfahrzeuges, nicht unbedingt erforderlich sind, sobald die Gesamtlast dieses Stromkreises mehr Leistung verbraucht als von dem Generator an die Batterie abgegeben wird, so daß vermieden wird, daß die Batterieladung unter einen kritischen Wert absinkt, beispielsweise unter einen Wert, bei dem die Batterie selbst irreparablen Schaden erleiden würde·
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen mehrerer Ausführungsberspiele näher beschrieben. Es zeigen:
Pig. 1 einen Stromkreis mit einem ersten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Einrichtung; Pig. 2 einen Stromkreis mit einem zweiten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Einrichtung; Fig. 3 eine Steuerschaltung für das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2;
Fig. 4 ein Diagramm des Steuerablaufs entsprechend der
Schaltung nach Fig. 3;
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung
für die Einrichtung nach Fig. 2; Fig. 6 ein Diagramm des Steuerablaufs entsprechend der
Schaltung nach Fig. 5 und
Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung für die Einrichtung nach Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine besonders einfache Ausführung einer elektrischen Einrichtung, die mühelos in den in Kraftfahrzeugen bestehenden Stromkreis eingebaut werden kann. Ein Stromkreis für zusätzliche Verbraucher, wiedergegeben durch einen Widerstand 2, wird über den Stromkreis der üblichen Kontrollampe 4 für die Batterieladung gesteuert, die dann aufleuchtet, wenn die Ldchtmaschine keinen Strom erzeugt oder nur langsam läuft. Der Solenoid 6 eines nicht naher bezeichneten Relais ist parallel zu der Lampe 4 geschaltet. Der Strom, der die Lampe zum Aufleuchten bringt, erregt außerdem das den Stromkreis 1 öffnende Relais. Darüberhinaus kann der Stromkreis 1 einen Schalter 8 für seine Handsteuerung enthalten, eine Anzeigeleuchte ΊΟ, die bei geschlossenem Stromkreis ein den Betrieb anzeigendes Signal abgibt, und eine Sicherung 12.
Sei Nachtfahrten kann es nun beispielsweise vorkommen, daß der Gesamtverbrauch an elektrischem Strom, d.h. die Summe aller elektrischen Verbraucher, größer ist, als die von der Lichtmaschine gelieferte Leistung, selbst wenn diese auf vollen Touren läuft. In einem solchen Fall fließt weder Strom durch die Kontrollampe 4 noch durch den Tauchmagnet 6,
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so daß der Stromkreis 1 für die zusätzlichen Verbraucher nicht abgeschaltet wird, was dazu führt, daß deren Stromverbrauch die Ladung der Batterie unter einen kritischen Wert absinken läßt.
Durch den Einbau einer Schaltungsanordnung 14- gemäß Fig. kann dieser Nachteil vermieden werden. Die Figur 2 zeigt außerdem schematisch eine Lichtmaschine 16, eine Batterie und einen üblichen Stromkreis 20, an den die erforderlichen, betriebsbedingten Verbraucher 22 über nicht näher bezeichnete Schalter und Sicherungen angeschlossen sind. Der Stromkreis 14-, der einen oder mehrere zusätzliche Verbraucher 24- enthalten kann, ist bei Bedarf über einen Handschalter 26 schließbar. Eine Transistorsteuerung A, die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren 3 bis näher erläutert wird, öffnet einen Relaisschalter 28 des Stromkreises 14- sobald die Ladung der Batterie 18 unter den schon erwähnten kritischen Wert absinkt und schließt ihn, wenn die Ladung wieder über diesen kritischen Wert angestiegen ist.
In den Figuren 3 »5 und 7 sind drei besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele einer Transistorsteuerung A beschriebene
Die in Figur 3 an Hand eines Schaltplanes dargestellte Einrichtung kann auf EIN und AUS geschaltet werden, wobei die Höhe der Spannung am Übergang von der einen zur anderen Stellung über zwei Potentiometer P1 und P2 einstellbar ist, so daß die Dauer der AUS-Phase dem jeweiligen Bedarf entsprechend einstellbar ist.
Figur 4· zeigt ein Diagramm, in dem die jeweils herrschende Spannung über der Zeit aufgetragen ist. Der Stromkreis gemäß Figur 3 ist geschlossen, befindet sich also in der Stellung "EIN", wenn die Spannung den Wert V oder Vx. während der Ladephase a der Batterie bzw. deren Entladephase b über_ schreitet und befindet sich in der Stellung "AUS", wenn die Spannung jeweils unterhalb dieser Werte liegt. Die zusatz-
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lichen Verbraucher können also nur in den Stromkreis einbezogen werden, wenn die vorhandene Spannung oberhalb der kritischen Spannungswerte V3 und V^ liegt. Diese kritischen Spannungswerte sind, wie bereits erwähnt, durch die Potentiometer P^. und P2 veränderbar.
In einem Akkumulator (beispielsweise einem Blei-Akkumulator) verändert sich bekanntlich die Spannung während der Ladephase von 2,2 V/Zelle auf 2,6 V/Zelle, während die Spannung während der Entladephase von 2,2 V/Zelle auf 1,8 V/Zelle absinkt und bei darunterliegenden Werten befindet sich der Akkumulator in der Entladung, so daß bei einem dariiberliegenden. Verbrauch währenddieser Phase die Zellen irreparabel beschädigt werden.
Hit Hilfe einer Schaltung nach Pig.3 kann nun erreicht werden, daß der Stromkreis nur ab einem vorbestimmten Spannungswert zusätzlich belastet wird, beispielsweise wenn die Spannung bei einer 12-Volt Batterie zwischen 13,2 V bis 15,6 V liegt, während bei Spannungen unterhalb von 13 >2 Volt keine zusätzlichen Verbraucher einschaltbar sind.
Gemäß der in Figur 3 dargestellten Schaltungg£lten für jeden Lade- bzw. Entlade zustand zwei Grenzwerte, so daß sich die Stellung des Relais R jedesmal dann ändert, wenn diese Grenzwerte,in der einen oder anderen Richtung überschritten werden. Über die Kontakte 28 kann also bei einer Änderung der Relaisiellung das Ein- und Ausschalten zusätzlicher Verbraucher gesteuert werden und bei Unterschira.ten der unteren Grenzwerte V und Vy. kann man durch den Einbau einer optisch oder akustisch wirkenden Anzeigevorrichtung, die ein Signal abgibt, wenn sich die Batterie aus nicht vorhersehbaren Gründen entlädt (beispielsweise durch Kurzschluß oder unkontrollierbare Leistungsabgabe) außer einer automatischen Sicherung gleichzeitig auch eine Kontrollmöglichkeit schaffen, die eine mögliche Entladung der Batterie anzeigt.
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Gemäß Figur 3 wird bei einer Änderung der zugeführten Spannung gleichzeitig das Basispotential der Transistoren Tp und T5, verändert, so daß sie bei durch die Potentiometer P^, und Pp voreinstellbaren Grenzwerten aufgemacht werden und wenn der Leistungstransistor T^ eingeschaltet wird, der das Relais R erregt.
Zum Schutz gegen plötzlichen Temperaturanstieg ist in den Stromkreis außerdem eine einen Thermistor NTC aufweisende Sicherungsvorrichtung eingebaut, währen-d eine Diode D den Transistor T,. gegen plötzlichen Spannungsanstieg als Folge von Induktionsspannungen schützt.
Figur 5 zeigt eine einfachere Ausführung einer Schaltung für die Steuervorrichtung nach Figur 3· Hierin wird ein Relais verwendet, das sich, bezogen auf die Figuren 3 und 4·, in den einander entsprechenden Spannungsbereichen in einer entgegengesetzten Lage befindet, wenngleich seine Funktion dieselbe ist wie an uand von Figur 3 und 4- beschrieben wurde.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kommt man mit weniger Einzelteilen aus und der Energieverbrauch ist geringer, da das Relais in seiner normalen Betriebsstellung überwiegend mit einer Spannung gespeist wird, die höher ist als die Grenzwerte der Spannung, sich also im "AUS"-Bereich befindet, wie aus" Figur 6 hervorgeht. Im Stromkreis gemäß Figur 5 vorhandene ähnliche Bauteile tragen die gleichen Bezugszeichen wie die in Figur 3-
Wie aus ^igur 6 hervorgeht, werden die für den Betrieb nicht unbedingt erforderlichen Verbraucher im Bereich V -VH und YM-V3^j dazugeschaltet (beispielsweise zwischen 13 }5 und 15,6 YoIt'. wohingegen im Bereich V°- V und V Λ und Y Λ die betriebs-
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wichtigen Verbraucher eingeschaltet sind (beispielsweise zwischen 11,8 und 13,5 Volt).
Mit Hilfe der in Figur 5 dargestellten Schaltungsanordnung
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wird die zugefülirte Spannung überwacht, indem jede Stellungsänderung des Relais R festgestellt wird, wenn die zugeführte Spannung den durch das Potentiometer P vorgegebenen Spannungs— grenzwert V überschreitet; die Spannung Y Λ ist dagegen der
S S I
Grenzwert in der Entladephase und entspricht der Spannung V während der Ladephase.
Die Schaltung ist derart ausgelegt, daß für angelegte Spannungen unter V der Basisstrom des Transistors T^, ausreicht, um ihn offen zu halten (EIN). Sobald der Spannungs-Grenzwert V erreicht ist, sperrt der Transistor T^1, da der Basisstrom
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durch den Transistor Tp kurzgeschlossen wurde. Plötzliche Wärmeb el astungen werden durch einen Thermistor NTC und einen Widerstand ausgeglichen. Die Diode D schützt den Transistor Tx, gegen zu hohe Spannungen als Folge von Induktionsspannungen.
Beide Ausführungsformen gemäß den Figuren 3 und 5 haben also im wesentlichen den Zweck, das Aufschalten zusätzlicher Verbraucher nur dann zu ermöglichen, wenn die Batterie einen vorbestimmten Ladewert erreicht hat, so daß die Batterie funktionsfähig erhalten bleibt und die Leistung von Batterie und Generator besser ausgenutzt werden können; insgesamt soll zwischen der vorhandenen und der abgegebenen Leistung Gleichgewicht herrschen.
Entsprechend Figur 7 ist zwischen den Klemmen der Batterie eine integrierte Schaltung 30 mit Differentialverstärker vorgesehen. In Abhängigkeit von der über ein Potentiometer T^ einstellbaren Grenzspannung der Batterie wird über die Schaltung 30 ein Transistor T^ eingeschaltet. Sobald die Batterie spannung diesen Grenzwert erreicht, wird durch den Transistor T1. durchfließenden Strom ein Relais Ry, betätigt, das dann die Kontakte Schließt;, über die der Stromkreis der zusätzlichen Verbraucher 14- in den von der Batterie gespeisten Stromkreis einbezogen wird. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine Diode D vorgesehen werden, welche den Leistungstransistor T^, gegen Stromstöße infolge induktiver Spannungen schützt.
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Die Differentialverstärkerschaltung kann selbstverständlich auch auf andere allgemein "bekannte Weise verwirklicht werden; darüberhinaus kann die integrierte Baueinheit so bemessen werden, daß sich der Leistungstransistor T1, erübrigt.
Pat ent ansprüche:
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Claims (8)

"10~ 252H62 Patent ansprüclie
1.!Einrichtung zum Abschalten von zusätzlichen, nicht betriebsbedingten Verbrauchern eines über einen Generator und einen Akkumulator gespeisten Stromkreises, der außer dem Stromkreis der betriebsbedingten Verbraucher auch einen Stromkreis für zusätzliche Verbraucher enthält, dadurch gekennzei. chnet , daß zwischen die Klemmen des Akkumulators ein Spannung ermittelndes Bauteil eingefügt ist, mit Hilfe dessen der Stromkreis der zusätzlichen Verbraucher geöffnet wird, sobald die ■ Spannung an den Klemmen unter einen vorbestimmten Wert absinkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenna ei chnet, daß das Spannung ermittelnde Bauteil ein parallel zu einer herkömmlichen, ungenügende Generatorleistung anzeigende Kontrollampe (4) geschaltetes Relais ist, wobei der durch die Lampe (4) fließende Strom gleichzeitig das den Stromkreis der zusätzlichen Verbraucher öffnende Relais erregt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung ermittelnde Vorrichtung parallel zum Stromkreis der zusätzlichen Verbraucher geschaltet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekennz eichn e t , daß die Spannung ermittelnde Vorrichtung (A) eine elektronische Schaltung ist, die einen Leistungstransistor (Tx.) aufweist, der einen normalerweise offenen Relaiskontakt (R) und damit den Stromkreis der zusätzlichen Verbraucher (24) schließt, und daß der Leistungstransistor (T,*) über eine Grenzwert schaltung (P^, T2, P2, ϊχ) eingeschaltet wird, sobald die Batterie spannung einen kritischen Wert (V , Vn) überschreitet und über diese
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Schaltung abschaltbar ist, sobald die Batteriespannung unter einen kritischen Wert absinkt (Fig. 3>4·).
5. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeich net, daß die Spannung ermittelnde Vorrichtung (A) eine elektronische Schaltung ist, die einen Leistungstransistor (T,.) enthalt, der einen normalerweise geschlossenen Relaiskontakt erregt, um den Stronkreis der zusätzlichen Verbraucher zu öffnen, wobei der Leistungstransistor (T,,) ausgeschaltet wird, wenn die Batteriespannung einen kritischen Wert (V , V ~) überschreitet und eingeschaltet wird, wenn die Batteriespannung unter einen kritischen Wert absinkt (Fig. 5,6).
6. Einrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennz eich
net, daß die kritischen Werte (V , VsS) von Potentio-
s 1
metern (P^, Pp) abhängig sind, die mit den Basen der Grenzwert-Transistoren (Tpj T^) verbunden sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeich net, daß die kritischen Werte (V , V ^) von einem Potentiometer (P) abhängig sind, der mit der Base eines Grenzwert ^Transistors (Tp) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Spannung ermittelnde Vorrichtung ein Differentialversätker ist, der einen leistungstransistor (T2.) steuert, der einen normalerweise geschlossenen Relaiskontakt (R) erregt, sobald die ausgangsseitige Leistung des Differentialverstärkers einen vorbestimmten kritischen Wert übersteigt, wobei die Ausgangsleistung proportional der Differenz zwischen Batteriespannung und einer von einer integrierten Schaltung zugeführten konstanten Bezugsspannung ist.
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