DE2129875A1 - Elektrische Anlage fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents
Elektrische Anlage fuer KraftfahrzeugeInfo
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Description
PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. WERNER COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. WlLHELM FLORACK · Dipl.-Ing. RUDOLF KNAUF
4 Düsseldorf, Srfiumannstraße 97
Elektrische Anlage für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage für Kraftfahrzeuge.
Obgleich der Spannungsregler in einer elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeugs
eine mittlere Spannungshöhe hält, die nicht zur Beschädi*·
gung irgendeiner Last des Kraftfahrzeugs führt, erzeugt der Generator von Zeit zu Zeit kurze Spannungs- und/oder Stromausgänge hoher Werte.
Normalerweise schaden diese flüchtigen Torgänge den Lasten nicht, weil die Batterie einen Glättungseffekt hat, der deren Effekt auf
die Spannung der Anlage ausreichend reduziert. Wenn im Betrieb aus
irgendeinem Grunde jedoch die Batterie getrennt wird, beispielsweise wegen einer lockeren Verbindung, leitet der Generator Strom zu den
Lasten des Kraftfahrzeugs ohne den Glättungeeffekt der Batterie, und es besteht die Möglichkeit, daß Schäden entstehen. Dieses Problem ist
in der Vergangenheit nicht besonders schwerwiegend gewesen, jeodch
führt der zunehmende Einsatz von Wechselstromgeneratoren als der Generator eines Kraftfahrzeugs zu höheren Übergangsspannungen, als das
bei einem Dynamo der lall ist. Ferner werden jetzt üblicherweise
Halbleiterelemente in Kraftfahrzeugen verwendet, und diese Elemente sind für solche Übergangserscheinungen anfälliger.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile weitgehend
auszuschalten.
2g .16? . 2 -
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Eine elektrische Anlage für Kraftfahrzeuge gemäß der Erfindung weist
eine Satterie mit einem ersten und einem zweiten Pluspol und einem ersten und einem zweiten Minuspol, einen Generator zum Laden der Batterie
und einen Spannungsregler zur Regelung des Ausgangs des Generators
auf, wobei der Ausgang vom Generator zwischen den ersten Pluspol und den ersten Minuspol gelegt ist und alle Lasten des Kraftfahrzeugs,
die störanfällig sind, wenn eine Trennung der Batterie erfolgt, zwischen den zweiten Pluspol und den zweiten Minuspol geschaltet sind.
Jedes Paar Pole an der Batterie kann durch zwei getrennte Pole oder
durch einen einzigen Pol gebildet sein, der zwei Anschlußpunkte hat. Es versteht sich, daß ein wichtiger !Faktor ist, daß keine Verbindung
zwischen den Stromzuführungen vom Generator und den Stromzuführungen zur Last besteht, außer durch die Batterie. In Anbetracht dessen kann
ein Schaden als Folge einer Trennung der Batterie nur unter den sehr unwahrscheinlichen umständen auftreten, daß das Paar Plus-Stromzuführungen
oder Minus-Strossuführoagen beide gleichezeitig getrennt werden
rad sich aasshli®ß@ad verbinden.
Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:
Pig« 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels und Pig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Gemäß der Sarstellung in Fig. 1 weist die elektrische Anlage eine
Batterie 11 mit einem ersten und einem zweiten Pluspol 12 bzw. 13
und einem ersten und einem zweiten Minuspol 14 bzw. 15 auf. Das jeweilige
Paar Plus- oder Minuspole kann durch getrennte Bolzen an der
Batterie oder durch einen einzigen Bolzen mit zwei getrennten Anschlußpunkten
gebildet sein. Eine besonders zweckmäßige Anordnung in
dieser Hinsicht ist, einen Polbolzen vorzusehen, der eine abgestufte
kegelstumpfartige Gestalt hat und zwei konische Partien vorsieht,
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die durch die Abstufung getrennt sind. Die beiden erforderlichen Verbindungen
erfolgen an den beiden konischen Partien.
Die Batterie 11 wird über einen feldgewickelten Wechselstromgenerator
16 geladen, dessen Ausgang über einen Zweiweggleichrichter an die
Pole 12 und 14 geleitet wird, wie das dargestellt ist. Ein Hilfsausgang
erfolgt über drei zusätzliche Dioden 17 und geht zu einer Energieleitung
18.
Gemäß der Darstellung ist der Pol 15» jedoch nicht der Pol 14, mit
Masse verbunden. Es verstkht sich, daß der eine oder der andere der
Pole 14 und 15 mit Masse verbunden sein kann, jedoch nicht beide, und
was die praktische Ausführung anbelangt, ist es erheblich zweckmäßiger, einen unter Strom stehenden Pol 14 als einen unter Strom stehenden
Pol 15 vorzusehen. Die zündungsgesteuerten Lasten 19 sind über den Zündschalter 21 zwischen die Pole 13 und 15 geschaltet, und die
Lichtanlage 22 des Kraftfahrzeugs ist über den Lichtschalter 23 zwischen
die Pole 13 und 15 geschaltet.
Der Spannungsregler weist zwei Widerstände 24 und 25 auf, die direkt
zwischen die Pole 12 und 14 geschaltet sind und deren Werte ausreichend
hoch sind, um sicherzustellen, daß der konstante Stromabfluß der Batterie vernachlässigt werden kann.
Die Verbindung zwischen den Widerständen 24 und 25 ist über eine Ze- j
nerdiode 26 mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 27 ver— '
bunden, dessen Emissionselektrode mit dem Pol 14 und dessem Kollektor
über einen Widerstand 28 mit der Leitung 18 verbunden ist. Ferner ist der Kollektor mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 29 verbunden,
dessen Kollektor über einen Widerstand 31 mit der Leitung
und dessen Emissionselektrode mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 52 verbunden ist. Der Transistor 32 ist mit seiner Emissionselektrode mit dem Pol 14 und mit seinem Kollektor mit der Leitung
18 über die Feldwicklung 33 d-es Wechselstromgenerator verbunden.
Zur Wicklung 33 ist dabei eine Diode 34 parallelgeschaltet, ^er
1 0 9 8 5 2 / 1 λ 7 2
Kollektor des Transistors 32 ist über einen Widerstand 35 tuiä. einen
Kondensator 36 in Eeihe mit der Steuerelektrode des !Transistors 27
verbunden, und die Leitung 18 ist mit dem Pol 13 über eine Kontrolllampe. 37 inReihe mit dem Zündschalter 21 verbunden«
Venn der Schalter 21 geschlossen wird, leuchtet die Lampe 37 auf, und
durch den Widerstand 28 fließender Strom schaltet die Transistoren 29 und 32 ein, so daß die Feldwicklung 33 erregt wird. Sobald der Wechselstromgenerator
einen Ausgang erzeugt, schaltet die Spannung an der Leitung 18 die Lampe 37 aus. Wenn die Spannung einen Sollwert erreicht,
leitet die Zenerdiode 26, um den Transistor 27 einzuschalten, wodurch
Steuerelektrodenstrom von den Transistoren 29 und 32 entfernt wird.
Auf Grund des Eückkopplungswegs 35» 36 schwingt die Schaltung in bekannter
Weise, um eine mittlere Stromstärke in der Wicklung 33 zu halten,
so daß die Batteriespannung geregelt wird. Es versteht sich natürlich,
daß der in der Zeichnung dargestellte Eegler nur ein Beispiel ist und.daß eine Vielzahl anderer Eegler verwendet werden können.
Es ist in der dargestellten Anordnung klar, daß die einzige Verbindung
zwischen dem Wechselstromgenerator 16 und den Lasten, die störanfällig
sind, die Batterie 11 ist, so daß es praktisch unmöglich ist,
daß die Batterie getrennt wird und irgendeine Last direkt in Verbindung mit dem Wechselstromgenerator gelangt.
In !"ig. 1 ist der Eegler effektiv zwischen die Pole 12 und I4 geschaltet,
derart, daß seine Wirkung aufrechterhalten bleibt, falls eine
Trennung der Batterie von dem Wechselstromgenerator erfolgt, um damit den Leistungsverlust in der Feldwicklung zu regeln.
Die mechanische Verbindung des spannungsabhängigen Potentiometers 24,
25 erfolgt vorzugsweise so nahe wie möglieh an den Batteriepolen 12,
14» um eine genaue Spannungsmessung sicherzustellen. Wenn der Regler
innerhalb des Gehäuses des Wecaselstromgenerators untergebracht ist,
können die Wechselstromgenerator/Battierie- und Regler/Batterie-Kabel
109852/1372 " 5 ~
in einem einzigen Kabelbaum als Starkstrom-bzw. Sohwachstromkabel
zusammengefaßt werden, wobei das Schwachstromkabel elektrisch mit
dem Starkstromkabel nahe am Batteriepol verbunden ist.
Während es wünschenswert ist, daß der Eegler den Feldstrom des Wechselstromgenerators
bei einer !Trennung der Batterie regelt, ist es klar, daß die elektrische Anlage des Kraftfahrzeugs auch mit anderen
Heglern geschützt werden kann, die so angeordnet sind, daß der FeIdstrom
unter diesen Bedingungen nicht vom Begier geregelt wird.
In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Batterie 11
mit ihren Polen 12, 1?, 14 und 15 und die Lasten 19 und 22 mit ihren
zugehörigen Schaltern 21 und 23 wie in Fig. 1 verbunden. In diesem
Fall handelt es sich bei dem Wechselstromgenerator jedoch um einen Permanentmagnet-Wechselstromgenerator 41» dessen Phasenpunkte mit den
Anoden dreier Thyristoren und den Kathoden dreier Dioden verbunden sind. Die Kathoden der Thyristoren sind mit dem Pol 12 verbunden,
während die Anoden der Dioden mit dem Pol 14 verbunden sind. Dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß,solange Eingangsstrom in
die Thyristoren gespeist wird, der Ausgang vom Wechselstromgenerator gleichgerichtet wird und zum Laden der Batterie verwendet wird. Wenn
an die Thyristoren jedoch kein Eingangsstrom angelegt wird, schaltet
sich der jeweilige Thyristor aus, sobald er vom Wechselstromgenerator 41 umgekehrt vorgespannt wird, so daß keine weitere Energie zur
Batterie geschickt wird.
Der Eegler zur Regelung des Leitens der Thyristoren weist einen Widerstand
42 auf, der zwischen die Pole 12 und 14 geschaltet ist, wobei
ein Punkt am Widerstand über eine Zenerdiode 45 mit der Steuerelektrode
eines n-p-n-Transistors 44 verbunden ist, dessen Emissionselektrode
mit dem Pol 14 und dessen Kollektor über einen Widerstand 45 mit
dem Pol 12 verbunden ist. Der Regelpunkt des Widerstandes 42 ist ferner
über einen Kondensator 46 mit dem Pol 14 verbunden, und der Kollektor des Transistors 44 ist außerdem mit der Steuerelektrode eines
'- 6 ~ 109852/1372
n-p-n-Transistors 47 verbunden, dessen Emissionselektrode mit dem Pol 14 und dessen Kollektor mit dem Pol 12 über zwei Widerstände
48 -und 49 in Seihe verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 47
ist über einen Kondensator 51 und einen Widerstand 52 mit der
Steuerelektrode des Transistors 54 verbunden, und die Yerbindung zwischen den Widerständen 46 und 49 ist über eine Wicklung 53 mit
der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 54 verbunden, dessen Emissionselektrode mit dem Kollektor des Transistors 47 und' dessen
Kollektor mit einer Wicklung 55 und mit dem Pol 12 verbunden ist.
Die Wicklung 55 ist magnetisch mit der Wicklung 55 gekoppelt, und
ein Punkt an der Wicklung 55 ist mit den Steuerelektroden der Thyristoren
verbanden.
Bei dem Segler handelt es sich einfach um einen Oszillator, der
dann, wenn dia Zenerdiode 43 nicht leitet, Steuerelektrodenstrom
für den Thyristor liefert. Wenn jedoch eine bestimmte Batteriespannung erreicht ,wirds leitet die Zenerdiode 43» und dadurch wird der
Oscillator angehalten, so daß sich der jeweilige Thyristor ausschaltet,
sobald er umgekehrt vorgespannt ist.
Der Anlaßmotor ist in keinem der Ausführungsbeispiele dargestellt,
er kann jedoch an jeder beliebigen geeigneten Stelle angeschlossen
sein. Der Anlaßmotor kann beispielsweise zwischen die Pole 12 und 14 geschaltet sein, und in diesem Fall ist es zweckmäßig, einen der
Ausgangskäbel des Generators mit dem Kabel des Anlaßmotors asu verbinden,
wobei beide Kabeln dann mit einem der Pole 12 und 14 verbunden werden.
109852/137 2.
Claims (4)
1. Elektrische Anlage für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine
Batterie mit einem ersten und einem zweiten Pluspol und einem ersten
und einem zweiten Minuspol, einen Generator zum Laden der Batterie
und einen Spannungsregler zur Regelung des Ausgangs des Generators, wobei der Ausgang vom Generator zwischen den ersten Pluspol und den
ersten Minuspol gelegt ist und alle Lasten des Kraftfahrzeugs, die
störanfällig sind, wenn eine Trennung der Batterie erfolgt, zwischen den zweiten Pluspol und den zweiten Minuspol geschaltet sind.
2. Elektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Paar Pole durch zwei getrennte Pole gebildet ist.
3. Elektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Paar Pole durch einen einzigen Pol gebildet ist, der zwei Anschlußpunkte hat.
4. Elektrische Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Paar Pole in der Form eines einzigen Bolzens in abgestufter kegelstumpf artiger Gestalt vorgesehen ist, der zwei konische Partien
bildet, welche durch die Abstufung getrennt sind, wobei die erforderlichen Verbindungen jeweils mit den beiden konischen Partien hergestellt
sind.
109852/^37?
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