DE2533577B2 - Device for monitoring the voltage of an electric vehicle battery - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Spannung einer elektrischen Fahrzeugbatterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for monitoring the voltage of an electric vehicle battery according to the preamble of claim 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 17 63 548 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung leuchtet die Anzeigelampe auf, wenn eine zu geringe oder eine zu hohe Spannung vorliegt, um den Fahrzeugführer zu warnen. Eine solche Vorrichtung mit nur zwei Schwellwerten ist jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, wie sich aus der nachfolgend kurz geschilderten Problematik der Überwachung der Spannung einer Fahrzeugbatterie ergibt.Such a device is from DE-OS 17 63 548 known. In this known device, the indicator lamp lights up when it is too low or too low high voltage is present to warn the driver. Such a device with only two However, threshold values are not completely satisfactory, as can be seen from the briefly outlined below Problem of monitoring the voltage of a vehicle battery results.

Zuerst, bei eingeschalteter Zündung, läuft der Motor nicht, so daß die Batterie ihre Ruhespannung hat. Die Anzeigelampe leuchtet.At first, when the ignition is switched on, the engine does not run so that the battery has its open-circuit voltage. the The indicator lamp lights up.

Wenn der Motor läuft, erlöscht die Lampe, sobald die Geschwindigkeit des Motors ausreicht, um die Batterie zu laden. Dies entspricht einer höheren Spannung als der Ruhespannung.If the engine is running, the lamp will go out as soon as the engine speed is sufficient to run the battery to load. This corresponds to a higher voltage than the no-load voltage.

Beim Betrieb muß man annormal hohe Spannungen vermeiden, da sonst die Batterie zerstört werden kann. Hierdurch ergibt sich eine obere Grenze für die Spannung, von der an die Lampe leuchten soll, um den Fahrzeugführer zu warnen.During operation you have to avoid abnormally high voltages, otherwise the battery can be destroyed. This results in an upper limit for the voltage from which the lamp should shine, around the Warn vehicle drivers.

Wenn die Spannung fällt, beispielsweise beim Anhalten, wenn der Motor langsam läuft, sollte bei einer unteren Grenze, die einer wirklichen Entladung der Batterie entspricht, d. h. einer Grenze, die unterhalb der Ruhespannung liegt, durch das Aufleuchten der Lampe eine Warnung des Fahrzeugführers bewirkt werden. Diese untere Grenze ist jedoch notwendigerweise von der weiter oben definierten oberen Grenze verschieden, da jene oberhalb der Ruhespannung der Batterie liegt.If the voltage drops, for example when stopping when the engine is running slowly, one should lower limit, which corresponds to an actual discharge of the battery, d. H. a limit that is below the No-load voltage is present, the lighting of the lamp causes a warning to the driver of the vehicle. However, this lower limit is necessarily different from the upper limit defined above, because it is above the open circuit voltage of the battery.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zwei untere Grenzen vorzusehen, eine die oberhalb der Ruhespannung der Batterie liegt und bei der die Lampe erlöscht, wenn die Spannung steigt, und eine weitere, die unterhalb der Ruhespannung liegt und bei der die Lampe aufleuchtet, wenn die Spannung sinkt.The invention is therefore based on the object of providing two lower limits, one above the Open-circuit voltage of the battery is and at which the lamp goes out when the voltage increases, and another that is below the no-load voltage and at which the lamp lights up when the voltage drops.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a device according to the preamble of claim 1 according to the invention solved by the features of the characterizing part of claim 1.

Die dritte Schwelleneinrichiung tritt für die erste Schwelleneinrichtung ein, wenn die Spannung den Wert E\, welcher oberhalb der Ruhespannung der Batterie liegt, unterschreitet und bleibt durchgeschaltet, wennThe third threshold device occurs for the first threshold device when the voltage falls below the value E \, which is above the no-load voltage of the battery, and remains connected when

die Spannung unter den Wert E\ fällt, wobei die Lampe erloschen bleibt. Die Spannung muß unter die Spannung E3 fallen, die unterhalb der Ruhespannung gewählt ist, damit die dritte Schwelleneinrichtung sperrt, wodurch die Lampe eingeschaltet wird.the voltage falls below the value E \ , whereby the lamp remains extinguished. The voltage must fall below the voltage E3 , which is selected below the open-circuit voltage, so that the third threshold device blocks, whereby the lamp is switched on.

Es ist bekannt, daß sich die Ladebedingungen einer Batterie mit der Temperatur ändern. Insbesondere kann eine Batterie einen um so größeren Ladestrom ertragen, je niedriger die Temperatur ist. Infolgedessen kann die angelegte Spannung bei Kälte wesentlich größer sein, ohne daß man die Zerstörung der Batterie befürchten muß. Es ist infolgedessen wünschenswert, mindestens eine der erwähnten Schwellen derart zu variieren, daß sie· sinkt, wenn die Temperatur steigt. Hierfür ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens einer der Spannungsteiler mit dem negativen Anschluß über eine Zenerdiode verbunden, die mit der Zenerdiode gleichartig ist, die dem Spannungsteiler zugeordnet und in der gleichen Richtung geschaltet ist. Die dem Spannungsteiler zugeordnete Zen~rdiode ist mit dem EinstelJpunkt des Spannungsteilers über eine Diodenkette verbunden.It is known that the charging conditions of a battery change with temperature. In particular, can The lower the temperature, the greater the charge current a battery can withstand. As a result, the applied voltage can be much higher in the cold without fear of destroying the battery got to. It is therefore desirable to vary at least one of the thresholds mentioned so that it · decreases as the temperature rises. This is at a preferred embodiment of the invention at least one of the voltage dividers with the negative Terminal connected via a zener diode, which is similar to the zener diode, which is the voltage divider assigned and switched in the same direction. The zener diode assigned to the voltage divider is connected to the setting point of the voltage divider via a diode chain.

Die Zwischenschaltung der Diodenkette ergibt eine genau definierte Temperaturdrift, wenn man die Anzahl der Dioden der Kette und die Drift einer jeden einzelnen kennt. Infolgedessen sinkt die Schwelle, an der die freiwillige Temperaturdrift angewandt wird, mit einer vorgegebenen Steigung, wenn die Temperatur steigt.The interposition of the diode chain results in a precisely defined temperature drift if you consider the number knows the diodes of the chain and the drift of each one. As a result, the threshold decreases which the voluntary temperature drift is applied, with a given slope when the temperature increases.

Ferner kompensiert die Zenerdiode, die zwischen den Spannungsteiler und den negativen Anschluß geschaltet ist, die Temperaturdrift und die Streuung der Schwelle der Zenerdiode, die dem Spannungsteiler zugeordnet ist, da die beiden Zenerdioden miteinander gleichartig und in der gleichen Weise geschaltet sind. Dies ist wichtig, um eine definierte Variation in Abhängigkeit von der Temperatur zu erreichen, da die Zenerdioden relativ große Streuungen haben.Furthermore, the Zener diode, which is connected between the voltage divider and the negative terminal, compensates is the temperature drift and the spread of the threshold of the zener diode associated with the voltage divider is because the two Zener diodes are connected to one another in the same way and in the same way. This is important to achieve a defined variation as a function of the temperature, since the Zener diodes have relatively large spreads.

Weitere vorteilnafte Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.Further advantageous configurations of the device according to the invention emerge from others Subclaims.

Im nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In this shows:

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,F i g. 1 a device according to the invention,

Fig. 2A den Zustand der Anzeigeeinrichtung in Abhängigkeit von der an den Anschlüssen angelegten Spannung bei tiefen Temperaturen, wobei der Zustand 1 dem eingeschalteten Zustand und der Zustand 0 dem ausgeschalteten Zustand entspricht,2A shows the state of the display device as a function of that applied to the connections Voltage at low temperatures, with state 1 being the switched-on state and state 0 being the corresponds to the switched-off state,

F j g. 2B den Zustand der bei Umgebungstemperatur, undF j g. 2B the state of the at ambient temperature, and

F i g. 2C den Zustand der bei erhöhten Temperaturen.F i g. 2C the state of at elevated temperatures.

Im folgenden wird die Vorrichtung gemäB Fig. 1 beschrieben.The device according to FIG. 1 is described below.

Die Anschlüsse ( + ) und (-) sind die Batterieanschlüsse, deren Spannung man überwachen will. Mit 114 ist eine Lampe als Anzeigeeinrichtung bezeichnet.The connections (+) and (-) are the battery connections, whose tension you want to monitor. 114 with a lamp is referred to as a display device.

Die Schaltung enthält eine erste Schweileneinrichtung, die mit der Basis eines ersten Steuer-Transistors 105 verbunden ist. Diese Einrichtung hat einen Spannungsteiler, der durch den festen Widerstand 103 und den einstellbaren Widerstand 101 gebildet ist. Dieser Spannungsteiler ist zwischen den Anschlüssen ( + ) und ( —) geschaltet. Ein Anschluß einer Zenerdiode 115 ist mit dem Verbindungspunkl der Widerstände 101 und 103 über eine Kette von Dioden 133 verbunden. Der andere Anschluß ist über eine Diode 120 mit der Basis des ersten Steuer-Transistors !05 verbunden. Durch die Diode 120 ist eine Kompensation der Temperaturdrift hergestellt. Eine andere Zenerdiode 134 ist zwischen den Widerstand 101 und den negativen Anschluß geschaltet. Der Widerstand 101 ist so eingestellt, daß die Schweileneinrichtung schaltet, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen ( + ) und (-) einen Wert E\ überschreitet, der oberhalb der Ruhespannung der Batterie gewählt ist. Dieser ist im allgemeinen 12 V und man wählt beispielsweise für den Wert £Ί 13,5 V.The circuit contains a first welding device which is connected to the base of a first control transistor 105. This device has a voltage divider formed by the fixed resistor 103 and the adjustable resistor 101. This voltage divider is connected between the connections (+) and (-). One connection of a Zener diode 115 is connected to the connection point of the resistors 101 and 103 via a chain of diodes 133. The other terminal is connected to the base of the first control transistor! 05 via a diode 120. The diode 120 compensates for the temperature drift. Another zener diode 134 is connected between resistor 101 and the negative terminal. The resistor 101 is set so that the welding device switches when the voltage between the terminals (+) and (-) exceeds a value E \ which is selected above the open circuit voltage of the battery. This is generally 12 V and you choose, for example, £ Ί 13.5 V.

Die Vorrichtung hat eine zweite Schwelleneinrichtung, die in gleicher Weise aus einen Spannungsteiler bildenden Widerständen 102 und 104, aus einer Zenerdiode 116 und der Diode 121 gebildet ist und mit der Basis eines zweiten Steuer-Transistors 106 verbunden ist. Der Widerstand 102 ist so eingestellt, daß die Schaltspannung der zweiten Schwelleneinrichtung bei einer Spannung Ei zwischen den Anschlüssen liegt, die über den Wert £\, beispielsweise bei 16 V liegt.The device has a second threshold device which is formed in the same way from resistors 102 and 104 forming a voltage divider, from a Zener diode 116 and the diode 121 and is connected to the base of a second control transistor 106 . The resistor 102 is set so that the switching voltage of the second threshold device is at a voltage Ei between the terminals which is above the value £ \, for example 16V.

Die Vorrichtung enthält ferner eine dritte Schwelleneinrichtung., die mit der Basis des ersten Steuer-Transistors 105 verbunden ist und durch die Widerstände 122 und 123, die Zenerdiode 124 und die Diode 125 gebildet ist. Die dritte Schwelleneinrichtung schaltet aufgrund der geeigneten Einstellung des Widerstandes 122, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen einen Wert £₃ unterschreitet, der unterhalb der Ruhespannung der Batterie liegt. Er kann beispielsweise zu 11,5 V gewählt sein. Im folgenden ist mit Schwellen E\, £2, £3 die erste,The device also contains a third threshold device, which is connected to the base of the first control transistor 105 and is formed by the resistors 122 and 123, the Zener diode 124 and the diode 125 . The third threshold device switches on the basis of the suitable setting of the resistor 122 when the voltage between the terminals _{falls below a value £ 3} , which is below the open circuit voltage of the battery. It can be chosen to be 11.5 V, for example. In the following, with thresholds E \, £ 2, £ 3, the first is

jo /.weite bzw. dritte Schwelleneinrichtung bezeichnet.jo /.weit or third threshold device.

Bei der praktischen Ausführung können die Zenerdioden 115, 116, 124 und 134 und die Dioden 120, 121, 125 und 133 durch Transistoren mit kurzgeschlossener Basis-Kollektor-Strecke gebildet sein, die mit umgekehrter Diodenstrecke bzw. direkter Diodenstrecke geschaltet sind. Dies gilt auch für die Zenerdioden, auf die sich im folgenden bezogen wird, damit die Vorrichtung als integrierte Schaltung ausgebildet sein kann.In the practical version, the Zener diodes 115, 116, 124 and 134 and the diodes 120, 121, 125 and 133 can be formed by transistors with a short-circuited base-collector path, which are connected with an inverted diode path or a direct diode path. This also applies to the Zener diodes, to which reference is made below, so that the device can be designed as an integrated circuit.

Aus dem gleichen Grunde sind die einstellbaren Widerstände aus dünnen, dicken oder platierten Schichten hergestellt und auf ihren erwünschten Wert durch Abtragen von Werkstoff, beispielsweise durch einen Sand- oder Laserstrahl, gebracht.For the same reason, the adjustable resistors are made of thin, thick or plated Layers produced and to their desired value by removing material, for example by a sand or laser beam.

Die Steuer-Transistoren 105 und 106 sind mit gemeinsamem Emitter geschaltet, während ihre Basen mit dem negativen Anschluß über die Widerstände 117 bzw. 118 verbunden sind. Ferner ist der Kollektor des Steuer-Transistors 106 mit der Basis des Steuer-Transi-The control transistors 105 and 106 are connected to a common emitter, while their bases are connected to the negative terminal via resistors 117 and 118, respectively. Furthermore, the collector of the Control transistor 106 with the base of the control transistor

5u stors 105 verbunden.5u stors 105 connected.

Der Kollektor des Steuer-Transistors 105 ist einerseits mit dem positiven Anschluß über einen Widerstand 107 und andererseits mit der Basis eines Zwischen-Transistors 126 verbunden. Der Kollektor dieses TransistorsThe collector of the control transistor 105 is on the one hand with the positive terminal via a resistor 107 and on the other hand connected to the base of an intermediate transistor 126. The collector of this transistor

5'i 126 ist über einen Strominverter 127, der aus drei Transistoren gebildet ist, einerseits mit der Basis eines Transistors 128 und andererseits mit der Basis des Transistors 119 verbunden, der mit dem Leistungs-Transistor 109 eine Darlington-Schaltung bildet, die als Stromverstärker dient.5'i 126 is connected via a current inverter 127, which is formed from three transistors, on the one hand to the base of a transistor 128 and on the other hand to the base of the transistor 119, which forms a Darlington circuit with the power transistor 109, which acts as a current amplifier serves.

Der Kollektor des Transistors 128 ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 122 und 123, die zur Schwelle £3 gehören, verbunden. Somit Hegt an seinem Kollektor der Zustand 0 vor, wenn der Transistor 128The collector of transistor 128 is connected to the junction of resistors 122 and 123, which are used to Threshold £ 3 belong connected. Thus, the state 0 is present at its collector when transistor 128

h> leitend ist, und die Schwelle £3 liegt auf Masse.h> is conductive and the threshold £ 3 is grounded.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Vorrichtung in Abhängigkeit der Spannungsanderungen an ihren Anschlüssen beschrieben. Zur besseren Darstellung istThe following is the operation of the device in The dependency of the voltage changes at their connections is described. For better illustration is

die Arbeitsweise schematisch in der Tabelle dargestellt. In der Tabelle sind die Zustände (gesperrt = O, leitend= 1) angegeben, die die Scwellen E], £2 und £j, die Transistoren 106, 105, 128 und die Lampe 114 in Abhängigkeit von der Spannung an den Anschlüssen annehmen.the method of operation is shown schematically in the table. The table shows the states (blocked = 0, conductive = 1) which the waves E], £ 2 and £ j, the transistors 106, 105, 128 and the lamp 114 assume as a function of the voltage at the connections.

Die Transistoren 126, 127, 119 und 109 sind in der Tabelle nicht angegeben, da sie sich stets im gleichen Zustand wie der Transistor 128 befinden.The transistors 126, 127, 119 and 109 are not specified in the table because they are always in the same state as the transistor 128 .

Wenn die Spannung unterhalb von £j liegt, sind alle Schwellen gesperrt, insbesondere die Schwelle E]. Infolgedessen ist der Steuer-Transistor 105 gesperrt und sein Kollektor hat den Zustand 1, so daß der Transistor 126 leitend ist Infolgedessen ist der Strominverter 127 leitend, mithin auch der Transistor 128 und die Darlington-Schaltung, die aus den Transistoren 119 und 109 gebildet ist. Der Kollektor des Leistungs-Transistors 109 befindet sich im Zustand 0. so daß die Lampe 114 aufleuchtet.If the voltage is below £ j, all thresholds are blocked, in particular threshold E]. Consequently, the control transistor locked 105 and its collector has the state 1, so that the transistor is conductive 126. Consequently, the power inverter 127 conductive, thus also the transistor 128, and the Darlington circuit formed of transistors 119 and 109 . The collector of the power transistor 109 is in the 0 state, so that the lamp 114 lights up.

Ferner, da der Transistor 128 leitend ist, befindet sich sein Kollektor im Zustand 0 und die Schwelle £3 liegt auf Masse.Furthermore, since the transistor 128 is conductive, its collector is in the state 0 and the threshold £ 3 is at ground.

Wenn die Spannung den Wert £3 überschreitet, könnte die Schwelle E₃ leitend werden. Da sie jedoch wegen des leitenden Transistors 128 auf Masse liegt, spielt sie keine Rolle und die Lampe 114 bleibt eingeschaltet.If the voltage exceeds the value £ 3, the threshold E _{3 could become} conductive. However, since it is connected to ground because of the conductive transistor 128 , it does not matter and the lamp 114 remains switched on.

Wenn die Spannung den Wert £Ί überschreitet, wird die Schwelle E₁ leitend und mithin auch der Steuer-Transistor 105. When the voltage exceeds the value £ Ί, the threshold E ₁ becomes conductive and consequently the control transistor 105 as well.

Sein Kollektor geht in den Zustand 0 über, der Transistor 126 geht in den gesperrten Zustand über, ebenso wie der Strominverter 127, der Transistor 128 und die Darlington-Schaltung. Infolgedessen leuchtet die Lampe 114 nicht.Its collector goes into the state 0, the transistor 126 goes into the blocked state, as well as the current inverter 127, the transistor 128 and the Darlington pair. As a result, the lamp 114 does not light up.

Da der Transistor 128 gesperrt ist, befindet sich sein Kollektor im Zustand 1. Damit kann Strom durch die Schwelle £3 fließen und diese ist effektiv leitend, da die Spannung oberhalb von E] liegt und mithin umso mehr oberhalb von £3. Der Strom, der durch die Schwelle £3 fließt, addiert sich zu dem durch die Schwelle E\ fließenden Strom, um die Information anzugeben.Since the transistor 128 is blocked, its collector is in state 1. This means that current can flow through the threshold £ 3 and this is effectively conductive, since the voltage is above E] and therefore all the more above £ 3. The current flowing through the threshold £ 3 is added to the current flowing through the threshold E \ in order to provide the information.

Wenn die Spannung über der Wert £2 ansteigt, wird die Schwelle £2 leitend, und damit ebenso der Steuer-Transistor 106. Die an der Basis des Steuer-Transistors 105 angreifende Spannung fällt somit auf die .Sättigungsspannung Kollektor-Emitter des Steuer-Transistors 106. die weit unterhalb der Schwellenspannung des Steuer-Transistors 105 liegt. Der von den Schwellen E₁ und £j, die leitend bleiben, herkommende Strom fließt über den Steuer-Transistor 106 zur Masse. Unter diesen Bedingungen geht der Steuer-Transistor 105 in cIlti gesperrten Zustand über und der Transistor 126 wird leitend, ebenso wie der Transistor 128 und die Darlington-Schaltung. Die Lampe 114 leuchtet auf.When the voltage rises above the value £ 2, the threshold £ 2 becomes conductive, and thus also the control transistor 106. The voltage acting on the base of the control transistor 105 thus falls on the saturation voltage collector-emitter of the control transistor 106. which is far below the threshold voltage of the control transistor 105 . The current coming from the thresholds E ₁ and E j, which remain conductive, flows through the control transistor 106 to ground. Under these conditions, the control transistor 105 goes into the blocked state and the transistor 126 becomes conductive, as does the transistor 128 and the Darlington circuit. The lamp 1 14 lights up.

Da der Transistor 128 leitend ist, befindet sich sein Kollektor im Zustand 0 und die Schwelle Ei kommt auf Masse.Since the transistor 128 is conductive, its collector is in the state 0 and the threshold Ei comes to ground.

Wenn jetzt die Spannung wieder abfällt, ergibt sich eine Änderung des Zustandes für eine Spannung £'2, die von der Spannung £2 aufgrund der Hysteresis, die durch die Temperaturdrift des Steuer-Transistors 106 hervorgerufen wird, ein bißchen verschieden ist.If the voltage now drops again, there is a change in the state for a voltage £ '2, which is a little different from the voltage £ 2 due to the hysteresis which is caused by the temperature drift of the control transistor 106.

Durch die Änderung des Zustandes wird die Schaltung in den für eine oberhalb der Spannung E] liegende Spannung beschriebenen Zustand gebracht, wobei der Steuer-Transistor 105 wieder in den leitenden Zustand gelangt, und die Transistoren 126, 128 und die Darlington-Schaltung gesperrt werden. Die Schwelle £3 arbeitet von neuem, da der Kollektor des Transistors 128 sich im Zustand 1 befindet. Die Lampe 114 erlöscht. Wenn die Spannung unter E\ abfällt, erhält man einen von dem oben beschriebenen verschiedenen Zustand, weil, da der Transistor 128 gesperrt ist, die Schwelle £3 leitend bleibt und die Schwelle E\ übernimmt, die jetzt gesperrt ist, um den Steuer-Transistor 105 im leitenden Zustand zu halten. Infolgedessen bleibt die Lampe 114 dunkel.By changing the state, the circuit is brought into the state described for a voltage above the voltage E] , the control transistor 105 returning to the conductive state, and the transistors 126, 128 and the Darlington circuit being blocked. The threshold £ 3 works again because the collector of transistor 1 28 is in state 1. The lamp 1 14 goes out. If the voltage drops below E \ , a different state is obtained from the one described above, because, since transistor 128 is blocked, threshold £ 3 remains conductive and threshold E \ , which is now blocked, takes over to the control transistor 105 to keep in the conductive state. As a result, the lamp 114 remains dark.

Die Spannung muß unter den Wert £3 fallen, damit die Schwelle £3 gesperrt ist. Durch den Steuer-Transistor 105 fließt kein Strom, und der Transistor 126 ist leitend ebenso wie der Transistor 128 und die Darlington-Schal-The voltage must fall below the value £ 3 so that the threshold £ 3 is blocked. No current flows through the control transistor 105 , and the transistor 126 is conductive, as is the transistor 128 and the Darlington switch.

r, tung. Die Lampe 114 leuchtet auf. Ferner, da der Transistor 128 leitend ist, gelangt die Schwelle £3 auf Masse, was die Information bestätigt. Anschließend kann der Zyklus wieder beginnen.r, tung. The lamp 114 lights up. Furthermore, since transistor 128 is conductive, threshold £ 3 goes to ground, which confirms the information. Then the cycle can start again.

Somit bleibt, wie es beispielsweise in der Fig. 2B dargestellt ist, im Sinne des Spannungsanstieges die Lampe 114 erleuchtet bis zur Spannung E]. Daraufhin erlischt sie und leuchtet von neuem auf, wenn die Spannung den Wert £2 überschreitet. Bei fallender Spannung erlischt die Lampe, wenn die Spannung unter den Wert £2 fällt, der von dem Wert £2 nur wenig verschieden ist, und bleibt dunkel, wenn die Spannung unter den Wert E\ fällt, um nur dann wieder aufzuleuchten, wenn die Spannung unter den Wert E fällt.Thus, as is shown for example in FIG. 2B, the lamp 114 remains illuminated in the sense of the voltage increase until the voltage E]. It then goes out and lights up again when the voltage exceeds £ 2. When the voltage drops, the lamp goes out when the voltage falls below the value £ 2, which is only slightly different from the value £ 2, and remains dark when the voltage falls below the value E \ , only to light up again when the Voltage falls below the value E.

j» Die Vorrichtung löst somit das oben erläuterte Problem der Spannungsüberwachung einer Fahrzeugbatterie. j »The device thus solves the problem explained above Problem of voltage monitoring of a vehicle battery.

Zu Beginn bei eingeschalteter Zündung ist die Spannung an den Anschlüssen die Ruhespannung derAt the beginning with the ignition switched on, the voltage at the connections is the open circuit voltage of the

ii Batterie (12 V), unterhalb von £, (13,5V). Die Lampe 114 leuchtet auf. Wenn der Motor läuft, wird die Batterie geladen, sobald eine ausreichende Geschwindigkeit erreicht ist. Die Spannung überschreitet den Wert £1, so daß die Lampe erlischt.ii Battery (12 V), below £, (13.5V). The lamp 1 14 lights up. If the engine is running, the battery will be charged as soon as a sufficient speed is reached. The voltage exceeds the value £ 1 so that the lamp goes out.

M) Bei laufendem Motor, wenn die Spannung zu hoch wird, überschreitet sie £2 (beispielsweise 16 V) und die Lampe leuchtet auf, um den Fahrzeugführer zu warnen. M) With the engine running, if the voltage gets too high, it will exceed £ 2 (e.g. 16V) and the lamp will come on to warn the driver.

Bei langsam laufendem Motor sinkt die Spannung,When the engine is running slowly, the voltage drops,

aber die Lampe 114 leuchtet nur auf, wenn die Spannungbut the lamp 114 only lights up when the voltage is applied

4·) unter den Wert £2 fällt, der, wie bereits erwähnt, unter der Ruhespannung liegt und auf beispielsweise 11,5 V festgesetzt worden ist. Infolgedessen entspricht die Warnung einer wirklichen Entladung der Batterie und ist absolut notwendig. In einem solchen Fall wird der Fahrzeugführer durch die Warnung veranlaßt, den Elektrizitätsverbrauch zu verringern, beispielsweise durch Abstellen der Heizung, der Nebelscheinwerfer usw.4 ·) falls below £ 2, which, as already mentioned, falls below the open circuit voltage and has been set at 11.5 V, for example. As a result, the Warning of a real discharge of the battery and is absolutely necessary. In such a case, the The warning prompts the vehicle driver to reduce electricity consumption, for example by turning off the heater, fog lights, etc.

Selbstverständlich sinkt bei Ausfall der LichtmaschineIt goes without saying that if the alternator fails, this will decrease

V) sofort die Spannung der Batterie unter den Wert £3, wodurch die Lampe aufleuchtet.V) immediately the voltage of the battery below the value £ 3, causing the lamp to light up.

Es wurde bereits oben erwähnt, daß eine Batterie eine wesentlich höhere Spannung bei Kälte als bei Wärme aushalten kann. Aus diesem Grunde hat man eineIt has already been mentioned above that a battery has a much higher voltage when it is cold than when it is warm can withstand. That's why you have one

ho Diodenkette 133 zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 101 und 103 und der Zenerdiode 115 vorgesehen. Durch diese Kette von Dioden 133 wird eine Temperaturdrift der Schwelle £1 erzeugt, die genau bestimmt ist und sich durch eine Verringerung derho diode chain 133 is provided between the connection point of the resistors 101 and 103 and the Zener diode 115 . This chain of diodes 133 produces a temperature drift of the threshold £ 1, which is precisely determined and which is achieved by reducing the

hi Spannung E\ auswirkt, wenn sich die Temperatur erhöht. Diese Änderung der Spannung £1 ist in den F i g. 2A, 2B und 2C dargestellt. Die F i g. 2A entsprichl tiefen Temperaturen (von ungefähr —30°C), diehi voltage E \ affects when the temperature increases. This change in voltage £ 1 is shown in FIGS. 2A, 2B and 2C. The F i g. 2A corresponds to low temperatures (of about -30 ° C), the

Fi g. 2B entspricht der Umgebungstemperatur ( + 20°C) und die Fig. 2C entspricht erhöhten Temperaturen ( + 80⁰C), wobei diese Temperaturen von der Vorrichtung wahrgenommen werden.Fi g. 2B corresponds to the ambient temperature (+ 20 ° C), and FIG. 2C corresponds to elevated temperatures (+ 80 ⁰ C), said temperatures are provided by the device.

Wenn beispielsweise jede Diode 133 eine Temperaturdrift von -l,5mV/°C hat, erhält man mit vier Dioden eine Drift der Diodenkette von -6 mV/°C, zu der man die Drift der Verbindung Basis-Emitter des Transistors 105, beispielsweise - 1,5 mV/°C hinzuwählen muß, um die Gesamtdrift zu erhalten, die hier -7,5 mV/° C beträgt.If, for example, each diode 133 has a temperature drift of -1.5 mV / ° C, with four diodes a drift of the diode chain of -6 mV / ° C is obtained, to which the drift of the base-emitter connection of transistor 105, for example - 1.5 mV / ° C must be added in order to obtain the total drift, which here is -7.5 mV / ° C.

Durch die Zenerdiode 134 wird die Temperaturdrift und die Streuung der Schwelle der Zenerdiode 115 kompensiert, da diese zwei Zenerdioden miteinander gleichartig und in gleicher Weise geschaltet sind, so daß man eine genaue Temperaturdrift auf diese Weise erhält.By the Zener diode 134, the temperature drift and the dispersion of the threshold of the Zener diode 15 1 is compensated for, since these two zener diodes are similar to each other and connected in the same way, so as to obtain an accurate temperature drift in this way.

Bei der dargestellten Vorrichtung wirkt die gewollte Temperaturdrift auf die Schwelle Ew man kann sie jedoch in gleicher Weise auch auf die Schwellen £2 oder £3 oder auf mehrere der Schwellen, je nach Bedarf wirken lassen.In the device shown, the desired temperature drift acts on the threshold Ew , but it can also act in the same way on the thresholds £ 2 or £ 3 or on several of the thresholds, as required.

Die vorgesehene Verwendung der Vorrichtung macht einen Störungsschutz notwendig, der einerseits ein ungewolltes Funktionieren der Vorrichtung (beispielsweise das Aufleuchten der Lampe bei Störspannungen) verhindert und andererseits die Vorrichtung gegenüber einer Zerstörung aufgrund von Überspannungen schützt.The intended use of the device makes interference protection necessary, on the one hand a Unintentional functioning of the device (for example, the lamp lighting up in the event of interference voltages) prevents and on the other hand the device against destruction due to overvoltages protects.

Um ein Aufleuchten der Lampe durch das Umschalten des Steuer-Transistors 105 aufgrund von Störspannungen, die sich durch Überspannungen von kurzer Dauer ergeben, zu verhindern, ist ein Kondensator 129 zwischen die Basis des Steuer-Transistors 105 und den negativen Anschluß geschaltet. Durch diesen Kondensator ergibt sich eine Zeitkonstante, die das Ansprecher des Steuer-Transistors 105 verzögert, und verhindert daß dieser beim Auftreten von kurzen Überspnnnunger schaltet. A capacitor 129 is connected between the base of the control transistor 105 and the negative terminal in order to prevent the lamp from lighting up when the control transistor 105 is switched over due to interference voltages which result from overvoltages of short duration. This capacitor results in a time constant which delays the response of the control transistor 105 and prevents it from switching when brief overvoltages occur.

Ferner muß die Vorrichtung gegenüber erhöhter Überspannungen geschützt sein, die mehrere 100 V be: einem Fahrzeug erreichen können. Hierfür ist eine Reihe von Zenerdioden 130 zwischen den negativer Anschluß und einen Widerstand 131, der mit dem positiven Anschluß verbunden ist, geschaltet. Die Kette von Zenerdioden 130 schneidet die Spannung oberhalb ihrer Schwelle ab, wodurch somit die Zerstörung der Bauteile vermieden wird. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält die Kette 3 Zenerdioden, von dener jede eine Schwelle von 7 V hat, so daß infolgedessen die Kette auf 3 χ 7 = 21 V begrenzt ist. Der Widerstanc 131 nimmt den sich ergebenden Spannungsabfall aul und begrenzt den Strom, was notwendig ist, um die Zerstörung der Zenerdioden zu vermeiden.Furthermore, the device must be protected against increased overvoltages that can reach several 100 V be: a vehicle. For this purpose, a series of Zener diodes 130 are connected between the negative terminal and a resistor 131 which is connected to the positive terminal. The chain of Zener diodes 130 cuts the voltage above its threshold, thereby avoiding the destruction of the components. In the embodiment shown, the chain contains 3 Zener diodes, each of which has a threshold of 7 V, so that the chain is limited to 3 × 7 = 21 V as a result. The resistor 131 absorbs the resulting voltage drop and limits the current, which is necessary in order to avoid the destruction of the Zener diodes.

Um die Darlington-Schaltung, die aus den Transistoren 119 und 109 gebildet ist und die durch die vorhergehende Anordnung nicht geschützt wird, zi schützen, sind Zenerdioden 132 in Reihe zwischen die Basis des Leistungs-Transistors 109 und die Lampe 114 geschaltet. Im Falle einer Überspannung wird dei Leistungs-Transistor 109 durch das Durchschalten dei Kette von Zenerdioden 132 leitend und bewirkt dai Aufleuchten der Lampe 114. Ihre Widerstandserhöhunj anschließend an ihr Aufleuchten begrenzt den Stron und schützt die Darlington-Schaltung gegen einen zi hohen Strom, bei dem man Gefahr läuft, daß sie zerstör; wird.In order to protect the Darlington circuit, which is formed from the transistors 119 and 109 and which is not protected by the preceding arrangement, zener diodes 132 are connected in series between the base of the power transistor 109 and the lamp 114 . In the event of an overvoltage, the power transistor 109 becomes conductive by switching through the chain of Zener diodes 132 and causes the lamp 114 to light up one runs the risk of destroying it; will.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum Überwachen der Spannung einer elektrischen Fahrzeugbatterie mit einer Anzeigeeinrichtung, insbesondere einer Lampe, die zwischen die positive Anschlußklemme der Vorrichtung und den Kollektor eines Leistungstransistors geschaltet ist, dessen Emitter mit der negativen Anschlußklemme verbunden ist, mit einem ersten Steuer-Transistor, dessen Kollektor mit der Basis des Leistungs-Transistors und dessen Emitter mit der negativen Anschlußklemme verbunden ist, mit einer ersten Schwelleneinrichtung, die mit der Basis des ersten Steuer-Transistors verbunden ist und eine Zenerdiode und einen ersten Spannungsteiler aufweist, der zwischen die beiden Anschlußklemmen geschaltet und derart eingestellt ist, daß die Zene^rdiode leitend wird, wenn die Spannung einen Wert E\, der oberhalb der Ruhespannung der Batterie liegt, überschreitet und mit einer zweiten Schwelleneinrichtung, die auf die Basis des Leistungs-Transistors einwirkt und eine Zenerdiode und einen zweiten Spannungsteiler aufweist, der zwischen die beiden Anschlußklemmen geschaltet und derart eingestellt ist, daß die Zenerdiode leitend wird, wenn die Spannung einen Wert £2, der größer als der Wert E\ ist, überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schwelleneinrichtung mit der Basis eines zweiten Steuer-Transistors (106) verbunden ist, dessen Kollektor mit der Basis des ersten Steuer-Transistors (105) und dessen Emitter mit der negativen Anschlußklemme verbunden ist, daß eine dritte Schwelleneinrichtung vorgesehen ist, die mit der Basis des ersten Steuer-Transistors (105) verbunden ist und eine Zenerdiode (124) und einen dritten Spannungsteiler (122, 123) aufweist, der zwischen die beiden Anschlußklemmen geschaltet und derart eingestellt ist, daß die Zenerdiode (124) leitend wird, wenn die Spannung einen Wert £3, der unterhalb der Ruhespannung der Batterie liegt, überschreitet, und daß ein Transistor (128) vorgesehen ist, dessen Emitter mit der negativen Anschlußklemme, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Steuer-Transistnr.s (105) und dessen Kollektor mit dem Einstellpunkt des dritten Spannungsteilers verbunden ist.1. Device for monitoring the voltage of an electric vehicle battery with a display device, in particular a lamp, which is connected between the positive terminal of the device and the collector of a power transistor, the emitter of which is connected to the negative terminal, with a first control transistor whose The collector is connected to the base of the power transistor and the emitter of which is connected to the negative connection terminal, with a first threshold device which is connected to the base of the first control transistor and has a Zener diode and a first voltage divider which is connected between the two connection terminals and is set so that the Zene ^r diode is conductive when the voltage exceeds a value E \, which is above the open circuit voltage of the battery, and with a second threshold device which acts on the base of the power transistor and a Zener diode and a second Tension parts r, which is connected between the two terminals and is set such that the Zener diode is conductive when the voltage exceeds a value £ 2, which is greater than the value E \ , characterized in that the second threshold device with the base of a second control transistor (106) is connected, whose collector is connected to the base of the first control transistor (105) and whose emitter is connected to the negative terminal, that a third threshold device is provided which is connected to the base of the first control transistor ( 105) is connected and has a Zener diode (124) and a third voltage divider (122, 123) which is connected between the two terminals and is set in such a way that the Zener diode (124) becomes conductive when the voltage has a value £ 3, the lies below the open-circuit voltage of the battery, and that a transistor (128) is provided, the emitter of which is connected to the negative terminal, the base of which is connected to the Collector of the first control transistor number (105) and whose collector is connected to the set point of the third voltage divider. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zwischen-Transistor (126), dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Steuer-Transistors (105), dessen Emitter mit der negativen Anschlußklemme und dessen Kollektor über einen Strominverter mit der Basis des Transistors (128) und der Basis des Leistungs-Transistors (119,109) verbunden ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized by an intermediate transistor (126), the base of which with the collector of the first control transistor (105), the emitter of which is connected to the negative terminal and the collector of which is connected to the base of the transistor (128 via a current inverter) ) and the base of the power transistor (119, 109) is connected. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (129) zwischen die Basis des ersten Steuer-Transistors (105) und die negative Anschlußklemme der Vorrichtimg geschaltet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a capacitor (129) is connected between the base of the first control transistor (105) and the negative terminal of the Vorrichtimg. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette von in Reihe geschalteten Zencr-Dioden (130) zwischen die negative Anschlußklemme der Vorrichtung und einen Widerstand (131), der seinerseits mit der positiven Anschlußklemme verbunden ist, geschaltet ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a chain of series-connected Zencr diodes (130) is connected between the negative terminal of the device and a resistor (131) which is in turn connected to the positive terminal is. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,5. Device according to one of claims 1 to 4, bei welcher der Leistungs-Transistor aus einer zwei Transistoren aufweisenden Darlington-Schaltung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette von in Reihe geschalteten Zener-Diocien (132) zwischen die Basis des zweiten Transistors (109) der Darlington-Schaltung und die Anzeigeeinrichtung (Lampe 114) geschaltet ist.in which the power transistor consists of a Darlington circuit having two transistors, characterized in that a chain of Zener diodes (132) connected in series between the base of the second transistor (109) of the Darlington circuit and the display device (lamp 114) is switched. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer (101, 103) der Spannungsteiler über eine Zener-Diode (134), die mit der dem Spannungsteiler zugeordneten Zener-Diode (115) gleichartig und in gleicher Weise geschaltet ist, mit der negativen Anschlußklemme verbunden ist, und daß die dem Spannungsteiler zugeordnete Zener-Diode (115) mit dem Einstellpunkt des Spannungsteilers über eine Kette von Dioden (133) verbunden ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one (101, 103) of the voltage divider via a Zener diode (134) which is similar to the Zener diode (115) associated with the voltage divider and in the same way is connected, is connected to the negative terminal, and that the Zener diode (115) assigned to the voltage divider is connected to the set point of the voltage divider via a chain of diodes (133) .