DE3423891A1

DE3423891A1 - Ladungsgeneratorsystem mit einer schutzschaltung

Info

Publication number: DE3423891A1
Application number: DE19843423891
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Himeji Hyogo Iwaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-06-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1985-01-03
Also published as: US4594631A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1776) · Dl PL.-I NG. W. EITLE · D R. R E R. NAT. K. H OFFMAN N · Dl PL.-1 NG. W. LEH N

DIPL.-ING. K.FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 M O NCH EN 81 . TELEFON (08?) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

- 4 - 40 401 q/gt

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA Tokyo / JAPAN

Ladungsgeneratorsystem mit einer Schutzschaltung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladungsgeneratorsystem mit einer Schutzschaltung für den Fahrzeuggebrauch.

Ein Schaltungsbeispiel eines konventionellen Ladungsgeneratorsystems dieses Typs ist in Fig. 1 dargestellt. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 3 drei Phasenstatorspulen, das Bezugszeichen 2 eine Feldspule, das Bezugszeichen 3 eine Gleichrichterschaltung, das Bezugszeichen 4 einen ersten Ausgangsanschluß der Gleichrichter- schaltung, das Bezugszeichen 5 einen zweiten Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung und das Bezugszeichen 6 einen Ladungsgenerator, der aus den zuvor beschriebenen Bestandteilen zusammengesetzt ist. Gemäß Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 7 einen Transistor zum Schalten des Stromes der Feldwicklung 2, das Bezugszeichen 8 einen Transistor, der die Spannung am zweiten Ausgangsanschluß 5 der Gleichrichterschaltung 2 bestimmt und treibt in Abhängigkeit hiervon steuernd den Transistor 7. D1 und D2

bezeichnen Dioden. R1, R2 und R3 sind Widerstände. 9 ist eine Regulierschaltung, die aus den oben beschriebenen Elementen zusammengesetzt ist. Außerdem ist in Fig. 1 mit 10 eine Ladungsanzeigelampe bezeichnet. 11 bezeichnet einen Tastschalter. 12 ist eine Batterie.

Der Betrieb des zuvor beschriebenen konventionellen Systems wird nun im einzelnen beschrieben.

Wenn der Tastschalter 10 geschlossen wird, fließt ein Strom von der Batterie 12 über die Ladungsanzeigelampe 10, die Feldspule 2 und den Transistor 7, um so die Ladungsanzeigelampe 10 einzuschalten und die Feldwicklung 2 zu erregen. Wenn danach eine Maschine (nicht dargestellt) gestartet wird und der Ladungsgenerator 6 getrieben wird, wird die Leistungserzeugung gestartet. Als Ergebnis erscheinen Spannungen an den ersten und zweiten Gleichrichterausgangsanschlüssen 4 und 5 entsprechend. Die Batterie 12 wird hierbei geladen. Wenn danach die Spannungen an den Anschlüssen der Ladungsanzeigelampe 10 einander im wesentlichen gleich werden, wird die Ladungsanzeigelampe 10 ausgeschaltet. Der Strom der Feldwicklung 2 wird direkt von dem zweiten Gleichrichterausgangsanschluß 5 geliefert.

Es trifft im allgemeinen zu, daß das überhitzen der drei Phasenstatorwicklungen oder das Schmelzen der gelöteten Anschlüsse in der Gleichrichterschaltung oder in der Reguliereinrichtung unter normalen Vollastbedingungen des Ladungsgenerators 6 dann nicht auftritt, wenn die Umgebungstemperatur des Generators 6 geringer als ungefähr 120° C ist.

Jedoch kann bei dem konventionellen Ladungsgeneratorsystem

die periphere Temperatur des Generators manchmal 140° C mangels Kühlwasser übersteigen oder wenn sehr steile Steigungen überwunden werden, oder wenn eine außerordentlich hohe Lufttemperatur vorhanden ist. Unter diesen Umständen kann überhitzung der Spulen des Ladungsgenerators oder das Schmelzen der gelöteten Anschlüsse in der Gleichrichterschaltung oder der Reguliereinrichtung auftreten, W.as den Ladungsgenerator dazu veranlaßt, für die Leistungserzeugung nicht brauchbar zu sein.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ladungsgeneratorsystem zu schaffen, welches eine Schutzschaltung umfaßt, in der die oben erwähnten Schwierigkeiten, die mit dem konventionellen Ladungsgeneratorsystem verbunden sind, zu beseitigen.

Die oben erwähnte und andere Aufgaben werden durch ein Ladungsgeneratorsystem mit einer Schutzschaltung der vorliegenden Erfindung gelöst. Insbesondere umfaßt das erfindungsgemäße System eine Schutzkurzschlußschaltung, die zwischen dem zweiten Gleichrichterausgangsanschluß und dem Masseanschluß des konventionellen Systems vorgesehen ist. Die Schutzkurzschlußschaltung weist einen hohen Widerstand bei normalen Temperaturen und einen Niedrigwiderstand bei hohen Temperaturen auf. Daher hat die Schutzkurzschlußschaltung keinen Einfluß beim Betrieb der konventionellen Schaltung im normalen Temperaturbereich, da sie nur einen sehr geringen Strombetrag in einem solchen Temperaturbereich führt. Jedoch arbeitet die Schutzkurzschlußschaltung bei außerordentlich hohen Temperaturen derart, daß sie den Strom in der Feldwicklung unterbricht, um so die Leistungserzeugung des Ladungsgenerators aufführen zu lassen. Als Ergebnis wird der Anstieg der Tempe-

raturen innerhalb des Systemes begrenzt und somit ein Überhitzen der Spulen und Schmelzen der gelöteten Anschlüsse wirksam vermieden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schutzschaltung mit einem Thermistor versehen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung umfaßt die Schutzschaltung einen Schutzkurzschlußtransistor, einen Spannungsteiler einschließlich einer Reihenschaltung eines Thermistors oder eines Kaltleiters (Posistors) mit einem Widerstand, und umfaßt außerdem eine Zenerdiode, die zwischen dem Ausgangsanschluß des Spannungsteilers und der Steuerelektrode des Schutzkurzschlußtransistors angeordnet ist. Bei einer vorbestimmten hohen Temperatur wird die Zenerdiode und der Schutzkurzschlußtransistor in den leitenden Zustand überführt, um auf diese Weise den Feldstrom zu unterbrechen.

Im folgenden werden die Figuren beschrieben. Es zeigen: 20

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten

Ladungsgeneratorsystems des gleichen grundsätzlichen Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht,
25

Fig. 2, 4, 5, 6 und 8 schematische Darstellung von jeweils einem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ausführungsbeispiel eines Ladungsgeneratorsystems der Erfindung, 30

Fig. 3 eine charakteristische Kurve einer Beziehung

zwischen dem Widerstand und der Temperatur eines Heißleiters (Thermistors) , wie er in den Vorrich*· tungen der Fig. 2, 4 und 5 verwendet wird, und

Fig. 7 eine charakteristische Kurve einer Beziehung zwischen dem Widerstand und der Temperatur eines Kaltleiters (Posistors), wie er in den Ausführungsbeispielen der Fig. 6 und 8 verwendet wird.

Eine schematische Schaltung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. In dieser Figur werden in überein-Stimmung mit Fig. 1 Bezugszeichen verwendet, die gleiche ' Teile'bezeichnen. Aus'diesem Grund wird eine detaillierte Beschreibung dieser Teile ausgelassen. In Fig 2 bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen Heißleiter bzw. Thermistor mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, wie in Fig.

3 gezeigt,

Wenn in der Schaltung nach Fig. 2 der zweite Gleichrichterausgangsanschluß 5 geerdet wird, wird die Serienverbindung der Feldwicklung 2 und des Transistors 7 kurzgeschlossen, mit der Folgewirkung, daß der Stromfluß in der Feldwicklung 2 aufhört. Als Ergebnis hört die Erregung der Feldwicklung 2 auf, so daß die Leistungserzeugung des Ladungsgenerators 6 unterbrochen wird und die Ladungsanzeigelampe 10 eingeschaltet wird.

Der Thermistor 13, der zwischen dem zweiten Gleichrichteranschluß 5 und dem Masseanschluß vorgesehen ist, weist einen hohen Widerstand in einem normalen Temperaturbereich und einen Niedrigwiderstand bei außerordentlich hohen Temperaturen auf, wie aus Fig. 3 zu sehen ist. Daher hat der Thermistor 13 keinen Einfluß auf den Betrieb der verbleibenden Teile der Schaltung beim normalen Temperaturbereich. Er schließt jedoch die Serienverbindung der Feldwicklung 2

und des Transistors 7 kurz, wenn außerordentlich hohe Temperaturen vorhanden sind, um so die Leistungserzeugung des Ladungsgenerators zu unterbrechen.

Obwohl der Thermistor 13 innerhalb der Reguliereinrichtung 9 in der Vorrichtung nach Fig. 2 physikalisch angeordnet ist, kann er auch anderswo innerhalb des Ladungsgenerators 6 vorgesehen sein, wo er in zufriedenstellender Weise auf die Umgebungstemperatur ansprechen kann.

Wie oben beschrieben, werden beim ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Fehler während der hohen Temperaturbedingungen vermieden, da der Strom in der Feldwicklung unterbrochen wird, um die Leistungserzeugung aufgrund des Kurzschlußbetriebes des Thermistors zu beenden.

Eine schematische Schaltung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Ladungsgeneratorsystems der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 4 gezeigt. In dieser Figur bezeichnen die verwendeten Bezugszeichen in Übereinstimmung mit den Fig. 1 und 2 gleiche Teile, so daß eine detallierte Beschreibung dieser Teile ausgelassen wird. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 23 eine Kurzschlußschaltung, die einen Thermistor 14, einen Widerstand 15, eine Zenerdiode 16 und einen NPN-Transistor 17 aufweist.

Der Thermistor 14 weist einen hohen Widerstandswert in einem normalen Temperaturbereich und einen niedrigen Widerstand bei außerordentlich hohen Temperaturen auf, wie aus fig. 3 zu ersehen ist. Daher hat die Kurzschlußschaltung 23 keinen Einfluß auf den Betrieb der anderen Teile der Schaltung, wenn in einem normalen Temperaturbereich gearbeitet wird, da der Transistor 17 in einem solchen

— 1 υ "*

Temperaturbereich nicht leitend bleibt. Jedoch nimmt bei außerordentlich hohen Temperaturen das Potential am Anschlußpunkt A zu bis zu dem Punkt, in dem die Zenerdiode

16 leitend wird, um dann einen Basisstrom für den NPN-Transistor 17 zu liefern. Daher wird der NPN-Transistor

17 in den leitenden Zustand überführt, um die Serienverbindung der Feldwicklung 2 und des Transistors 7 kurzzuschließen. Als Ergebnis wird die Leistungserzeugung des Ladungsgenerators unterbrochen, um ein Ansteigen seiner Temperatur zu begrenzen.

Eine schematische Schaltung eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 33 eine Kurzschlußschaltung. In der Kurzschlußschaltung 33 wird der PNP-Transistor 19 gemäß Fig. 4 durch einen NPN-Transistor 19 ersetzt, während der Thermistor 14 und der Widerstand 15 hinsichtlich ihrer Anordnung verglichen mit der Anordnung von Fig. 4 ausgetauscht sind.

Die Kurzschlußschaltung 33 weist keinen Einfluß auf den Betrieb der verbleibenden Bereiche der Schaltung für einen normalen Temperaturbereich auf, da der Transistor 17 in einem solchen Temperaturbereich nicht leitend bleibt. Jedoch nimmt bei außerordentlich hohen Temperaturen das Potential am Anschlußpunkt B zu bis zu dem Punkt, in dem die Zenerdiode 16 leitend wird, um so einen Basisstrom für den PNP-Transistor 19 zu liefern. Daher wird der PNP-Transistor 19 leitend, um die Serienverbindung der Feldwicklung 2 und des Transistors 7 kurzzuschließen. Als Ergebnis wird die gleiche Schutzwirkung erzielt, wie mit der Schaltung von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine schematische Schaltung eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispieles eines Ladungsgeneratorsystems der vorliegenden Erfindung. In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 43 eine Kurzschlußschaltung einschließlich einen Widerstand 24, einen Kaltleiter 25, eine Zenerdiode 26 und einen NPN-Transistor 27. In dieser figur sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 4 bis 6 bezeichnet.

Der Posistor 25 weist einen Niedrigwiderstand bei einem normalen Temperaturbereich und einen hohen Widerstandswert bei außerordentlich hohen Temperaturen auf, wie aus Fig. 7 ersichtlich. Daher arbeitet die Kurzschlußschaltung 4 3 in normalen Temperaturbereichen nicht, da das Potential am Anschlußpunkt C niedrig bleibt und der NPN-Transistor 27 nicht leitet. Jedoch nimmt bei außerordentlich hohen Temperaturen das Potential am Anschlußpunkt C mit dem Widerstand des Posistors 25 zu, um die Zenerdiode 26 und den NPN-Transistor 27 in den leitenden Zustand zu überführen. Als Ergebnis wird die gleiche Schutzoperation erzielt, wie dies durch die Schaltungen der Fig. 2, 4 und 5 geschaffen wurde.

Eine schematische Schaltung eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 53 eine Kurzschlußschaltung, in der der NPN-Transistor von Fig. 6 durch einen PNP-Transistor 28 ersetzt ist und in dem der Widerstand 24 und der Posistor 25 hinsichtlich ihrer Lage in bezug auf die Anordnung von Fig. 6 ausgetauscht sind.

Die Kurzschlußschaltung 5 3 arbeitet unter normalen Tempe-

raturen nicht, da das Potential am Anschlußpunkt D hoch bleibt und aus diesem Grunde der PNP-Transistor 28 nicht leitet. Das Potential am Anschlußpunkt D nimmt mit einem Anwachsen des Widerstandes des Posistors 25 unter außerordentlich hohen Temperaturen ab, so daß die Zenerdiode 26 und der PNP-Transistor 28 leitfähig gemacht werden. Auf diese Weise wird die gleiche Schutzoperation erhalten, wie sie durch die Schaltungen der Fig. 2, 4, 5 und 6 geschaffen wurden.

Jfi

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Claims

HOFFMANN"·* ETTLTE & PARTNER

PAT E N TAN WALT E

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · D I P L.-l N G. W. E I TLE · D R. R E R. N AT. K. H O FFM ANN · D I PL.-1 N G. W. LE H N

DlPL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 M 0 N C H E N Bl . TELE FON (089) 911087 . TE LE X 05-29ί19 (PATHE )

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MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA Tokyo / JAPAN

Ladungsgeneratorsystem mit einer Schutzschaltung

PATENTANSPRÜCHE :

Q Ladungsgeneratorsystem,
dadurch gekennzeichnet , daß ein Ladungsgenerator mit Feld- und Ankerwicklungen vorgesehen ist, daß eine Gleichrichtereinrichtung zur Gleichrichtung von in den Ankerwicklungen des Ladungsgenerators induzierten Wechselstromausgangssignalen vorgesehen ist, wobei die Gleichrichtereinrichtung erste und zweite Gleichrichterausgangsanschlüsse und einen Erdanschluß aufweist, wobei ein erster Anschluß der Feldwicklung mit dem zweiten Gleichrichterausgangsanschluß verbunden ist, daß eine Batterie direkt mit dem ersten Gleichrichterausgangsanschluß und über einen Tastschalter und eine Ladungsanzeigelampe mit dem zweiten Gleichrichterausgangs- anschluß verbunden ist, daß eine Spannungsregulierungseinrichtung vorgesehen ist, die einen Schalttran-

sistor aufweist, der zwischen einem zweiten Anschluß der Feldwicklung und dem ersten Anschluß vorgesehen ist, wobei die Spannungsregulierungseinrichtung den Schalttransistor selektiv steuert, um auf diese Weise den Stromfluß in der Feldwicklung zu steuern, um eine Ausgangsspannung des Ladungsgenerators auf einen vorgegebenen Wert zu halten, und daß eine Schutzkurzschlußschaltungseinrichtung vorgesehen ist, welche zwischen dem zweiten Gleichrichterausgangsanschluß und dem Masseanschluß vorgesehen ist, wobei die Schutzkurzschlußschaltungseinrichtung bei normalen Temperaturen einen hohen Widerstandswert und bei hohen Temperaturen einen niedrigen Widerstandswert . aufweist, um somit den Stromfluß in der Feldwicklung bei diesen hohen Temperaturen zu unterbrechen.
2. Ladungsgeneratorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzkurzschaltungseinrichtung einen einzigen Thermistor aufweist.
3. Ladungsgenratorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzschaltung einen Schutztransistor mit Hauptelektroden und einer Steuerelektrode aufweist, wobei die Hauptelektroden jeweils mit dem zweiten Gleichrichterausgangsanschluß und dem Masseanschluß verbunden sind, daß ein Spannungsteiler vorhanden ist, der eine Serienverbindung eines Thermistors und eines Wider-Standes aufweist, und der Eingangsanschlüsse aufweist, die zwischen den zweiten Gleichrichterausgangsanschluß und dem Masseanschluß vorgesehen sind, wobei der Spannungsteiler einen Ausgangsanschluß aufweist, und daß

eine Zenerdiode zwischen dem Ausgangsanschluß des Spannungsteilers und der Steuerelektrode des Schutztransistors vorgesehen ist, um einen Basisstrom für den Schutztransistor bei einer vorgegebenen hohen Temperatur zu liefern.
4. Ladungsgeneratorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzschaltung einen Schutztransistor aufweist mit Hauptelektroden und einer Steuerelektrode, wobei die Hauptelektroden jeweils mit dem zweiten Gleichrichterausgangsanschluß und dem Masseanschluß verbunden sind, daß ein Spannungsteiler vorhanden ist, der eine Serienverbindung eines Posistors und eines Widerstandes aufweist, und der Eingangsanschlüsse hat, die zwischen dem zweiten Gleichrichterausgangsanschluß und dem Masseanschluß angeordnet sind, wobei der Spannungsteiler einen Ausgangsanschluß aufweist, und daß eine Zenerdiode vorgesehen ist, die zwischen dem Ausgangsanschluß des Spannungsteilers und der Steuerelektrode des Schutztransistors vorgesehen ist, um einen Basisstrom an den Schutztransistor bei einer vorgegebenen hohen Temperatur zu liefern.