DE29607780U1 - Circuit for protecting a battery against deep discharge - Google Patents

Circuit for protecting a battery against deep discharge

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Description

Schaltung zum Schutz einer Batterie vorCircuit to protect a battery against

TiefentladungDeep discharge

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Schutz der Versorgungsbatterie eines Campingfahrzeugs vor Tiefentladung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit for protecting the supply battery of a camping vehicle against deep discharge according to the preamble of claim 1.

Bei Campingfahrzeugen, also insbesondere Wohnwägen und Reisemobilen, ist es notwendig, neben der Autobatterie (Starterbatterie) eine zweite Batterie vorzusehen, welche als Versorgungsbatterie bezeichnet wird und der Versorgung der elektrischen Einrichtungen im Wohnbereich des Fahrzeugs dient. Zum Schutz dieser Versorgungsbatterie vor zu starker Entladung ist es weiterhin bekannt, einen spannungsgesteuerten Trennschalter zwischen den Pluspol der Versorgungsbatterie und die elektrischen Verbraucher zu schalten, welcher öffnet und damit die Versorgungsbatterie von den Verbrauchern abtrennt, sobald die Spannung der Versorgungsbatterie einen bestimmten, vorgegebenen Wert unterschreitet.In camping vehicles, particularly caravans and motorhomes, it is necessary to provide a second battery in addition to the car battery (starter battery), which is referred to as the supply battery and serves to supply the electrical equipment in the living area of the vehicle. To protect this supply battery from excessive discharge, it is also known to connect a voltage-controlled isolating switch between the positive pole of the supply battery and the electrical consumers, which opens and thus disconnects the supply battery from the consumers as soon as the voltage of the supply battery falls below a certain, predetermined value.

Es hat sich gezeigt, daß Versorgungsbatterien bei vielen Campingfahrzeugen schon nach wenigen Monaten nicht mehr brauchbar sind, und zwar unabhängig davon, ob sie mit einem der bekannten Trennschalter gegen Tiefentladung gesichert sind oder nicht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß es bei einem Campingfahrzeug wenige ständig stromziehende Kleinverbraucher gibt, beispielsweise das Sofortlicht, welches - unabhängig von der Stellung eines etwaigen Hauptschalters - beim Öffnen der Türe angehen soll, die Magnetventile für die Wasserversorgung und die Boiler und elektrische Uhren. Der Stromverbrauch dieser Kleinverbraucher ist so gering, daß die Batteriespannung nicht nennenswert absinkt und der spannungsgesteuerte Trennschalter damit auch nicht anspricht. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß gerade dieser geringe Stromverbrauch die Batterie besonders stark schädigt, weil die Elektroden hierdurch sulphatieren . Die Batterie hat nach einigen Monaten des geringen Stromverbrauchs noch eine relativ hohe Spannung von über 12 Volt, ist jedoch sulphatiert und bricht damit bei Belastung sofort zusammen.It has been shown that supply batteries in many camping vehicles are no longer usable after just a few months, regardless of whether they are protected against deep discharge with one of the well-known circuit breakers or not. This is because there are few small consumers in a camping vehicle that constantly draw current, for example the instant light, which - regardless of the position of any main switch - is supposed to come on when the door is opened, the solenoid valves for the water supply and the boilers, and electric clocks. The power consumption of these small consumers is so low that the battery voltage does not drop significantly and the voltage-controlled circuit breaker does not respond. However, it has been shown that it is precisely this low power consumption that damages the battery particularly badly because it causes the electrodes to sulphate. After a few months of low power consumption, the battery still has a relatively high voltage of over 12 volts, but is sulphated and therefore collapses immediately when subjected to load.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Schaltung zum Schutz einer Versorgungsbatterie so weiterzubilden, daß sie auch bei angeschlossenen Kleinverbrauchern nicht mehr sulphatiert.The task is therefore to further develop a circuit for protecting a supply battery so that it no longer sulphates even when small consumers are connected.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This problem is solved with the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments can be found in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das begleitende Blockschaltbild näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying block diagram.

Das Schaltbild zeigt eine erfindungsgemäße Schaltung, wie sie vorzugsweise in einem kleinen Gehäuse von etwa 8 cm Seitenlänge angeordnet ist, welches innerhalb eines Campingfahrzeugs in der Nähe der Versorgungsbatterie angebracht und angeschlossen wird. Die Schaltung wird, in der Zeichnung links dargestellt, mit einer Versorgungsbatterie 1 verbunden, und zwar über einen Minuspol und einen Pluspol (12 Volt). An ihrer Ausgangsseite (in der Zeichnung rechts dargestellt) weist die Schaltung einen Ausgang 1 und einen Ausgang 2 auf. Der Ausgang 1 ist an eine kurzschlußfeste Schaltstufe 5 angeschlossen und führt beispielsweise zu dem Sofortlicht 2. Der Ausgang 2 ist an eine weitere kurzschlußfeste Schaltstufe 6 angeschlossen und führt beispielsweise zu einem Magnetventil 3. Weitere Ausgänge können zu Warnanzeigen 10 für den Fall eines Kurzschlusses führen.The circuit diagram shows a circuit according to the invention, as it is preferably arranged in a small housing with a side length of about 8 cm, which is installed and connected inside a camping vehicle near the supply battery. The circuit is connected to a supply battery 1, shown on the left in the drawing, via a negative pole and a positive pole (12 volts). On its output side (shown on the right in the drawing), the circuit has an output 1 and an output 2. Output 1 is connected to a short-circuit-proof switching stage 5 and leads, for example, to the instant light 2. Output 2 is connected to another short-circuit-proof switching stage 6 and leads, for example, to a solenoid valve 3. Other outputs can lead to warning displays 10 in the event of a short circuit.

Eingangssei tig weist die Schaltung noch einen Hauptschaltereingang 8' auf.On the input side, the circuit also has a main switch input 8'.

Die wesentlichen Elemente der Schaltung sind in dem Blockschaltbild durch einzelne Blöcke schematisch dargestellt. Mit der Bezugszahl 8 ist eine Vorrichtung zur Schaltschwellenumschaltung gekennzeichnet. Diese wird von einem äußeren Signal 8' angesteuert und schaltet in Abhängigkeit von diesem äußeren Signal 8' zwischen zwei verschiedenen Spannungswerten hin und her, bei welchen die Versorgungsbatterie von den Verbrauchern abgetrennt werden soll. Der Schaltschwellenumschaltung 8 nachgeordnet ist eine Spannungsüberwachungsvorrichtung 4, welche zwischen den Minuspol und den Pluspol der zu überwachenden Versorgungsbatterie geschaltet ist.The essential elements of the circuit are shown schematically in the block diagram by individual blocks. The reference number 8 indicates a device for switching the switching threshold. This is controlled by an external signal 8' and, depending on this external signal 8', switches back and forth between two different voltage values at which the supply battery should be disconnected from the consumers. Downstream of the switching threshold switch 8 is a voltage monitoring device 4 which is connected between the negative pole and the positive pole of the supply battery to be monitored.

Diese Überwachungsschaltung 4 mißt kontinuierlich die Spannung der Versorgungsbatterie 1 und gibt bei Unterschreiten dieser Spannung unter einen bestimmten Wert ein Signal aus. Dieses Signal durchläuft eine Verzögerungsschaltung 9 und gelangt dann zur Ansteuerungsschaltung 7, der die beiden Schaltstufen 5 und 6 für die Ausgänge 1 und 2 nachgeschaltet sind.This monitoring circuit 4 continuously measures the voltage of the supply battery 1 and outputs a signal when this voltage falls below a certain value. This signal passes through a delay circuit 9 and then reaches the control circuit 7, which is followed by the two switching stages 5 and 6 for the outputs 1 and 2.

Die mit der Bezugszahl 4 gekennzeichnete Spannungsüberwachungsschaltung trägt auch die Bezugszahl T. Letztere steht für den Teil der Schaltung, welcher, ausgehend von der überwachten Spannung und dem Eingangssignal der Schaltschwellenumschaltung 8, das Signal für die Abschaltung erzeugt, welches über die Abschaltverzögerung 9 der Schaltstufenansteuerung 7 zugeführt wird.The voltage monitoring circuit identified by the reference number 4 also bears the reference number T. The latter stands for the part of the circuit which, based on the monitored voltage and the input signal of the switching threshold switch 8, generates the signal for the switch-off, which is fed to the switching stage control 7 via the switch-off delay 9.

Die Schaltung funktioniert, eingebaut in einem Campingfahrzeug, wie folgt:The circuit works as follows when installed in a camping vehicle:

Ist der Hauptschalter des Campingfahrzeugs ausgeschaltet, so ist die Batteriespannung gewöhnlich groß, weil nur wenige Kleinverbraucher, beispielsweise das Sofortlicht und die vorhandenen Magnetventile, Strom aufnehmen. Die Spannung liegt in der Regel über 12,4 \<Olt. In diesem Zustand liegt die Schaltschwelle der Schaltschwellenumschaltung 8 bei 12,4 Volt und die Spannungsüberwachungsschaltung 4 prüft kontinuierlich nach, ob die Spannung der Versorgungsbatterie 1 oberhalb von 12,4 Volt liegt. Solange dies gegeben ist, hält die Ansteuerungsschaltung 7 für die beiden Schaltstufen 5 und 6 die Feldeffekttransistoren dieser Schaltstufen 5 und 6 leitend, wodurch die an die Ausgänge 1 und 2 angeschlossenen Verbraucher 2 und 3 mit elektrischem Strom aus der Versorgungsbatterie 1 versorgt werden.If the main switch of the camping vehicle is turned off, the battery voltage is usually high because only a few small consumers, such as the instant light and the existing solenoid valves, draw power. The voltage is usually above 12.4 volts. In this state, the switching threshold of the switching threshold switch 8 is 12.4 volts and the voltage monitoring circuit 4 continuously checks whether the voltage of the supply battery 1 is above 12.4 volts. As long as this is the case, the control circuit 7 for the two switching stages 5 and 6 keeps the field effect transistors of these switching stages 5 and 6 conductive, whereby the consumers 2 and 3 connected to the outputs 1 and 2 are supplied with electrical current from the supply battery 1.

Fällt in diesem Zustand die Spannung unter 12,4 Volt ab, was auftreten kann, wenn Kleinverbraucher die Batterie zu entladen beginnen, wird dies von der Spannungsüberwachungsschaltung 4 festgestellt und der mit der Bezugszahl 7' gekennzeichnete Teil der Ansteuerungsschaltung erzeugt ein Abschaltsignal. Dieses wird der Abschalt Verzögerungsschaltung 9 zugeführt, welche es nach einer Verzögerungszeit von drei Minuten an die Ansteuerungsschaltung 7 für die Schaltstufen 5 und 6 weitergibt, welche diese öffnet und somit die Versorgungsbatterie 1 von den Verbrau-If the voltage drops below 12.4 volts in this state, which can occur if small consumers start to discharge the battery, this is detected by the voltage monitoring circuit 4 and the part of the control circuit marked with the reference number 7' generates a switch-off signal. This is fed to the switch-off delay circuit 9, which, after a delay time of three minutes, passes it on to the control circuit 7 for the switching stages 5 and 6, which opens them and thus disconnects the supply battery 1 from the consumers.

ehern trennt. Falls innerhalb dieser Verzögerungszeit von drei Minuten die Spannung wieder auf über 12,4 Volt ansteigt, gibt die Abschaltverzögerungsschaltung 9 dieses Signal allerdings nicht an die Ansteuerungsschaltung 7 weiter, sondern &ldquor;vergißt" es.If the voltage rises above 12.4 volts again within this delay time of three minutes, the switch-off delay circuit 9 does not pass this signal on to the control circuit 7, but "forgets" it.

Steigt die Spannung der Versorgungsbatterie 1 über 12,5 Volt an, so wird dies in analoger Weise detektiert und die Ansteuerungsschaltung 7 schließt die Schaltstufen 5 und 6 wieder, wodurch die Versorgungsbatterie 1 wieder mit den elektrischen Verbrauchern verbunden wird.If the voltage of the supply battery 1 rises above 12.5 volts, this is detected in an analog manner and the control circuit 7 closes the switching stages 5 and 6 again, whereby the supply battery 1 is reconnected to the electrical consumers.

Falls der Hauptschalter 8' eingeschaltet wird, sind üblicherweise eine Vielzahl elektrischer Verbraucher in dem Campingfahrzeug aktiv. Die Schwellspannung der Schaltschwellenumschaltung 8 wird damit von 12,4 Volt auf 11,0 Volt herabgesetzt, um zu verhindern, daß die Batterie auch dann abgeschaltet wird, wenn noch genügend Kapazität zur Versorgung der elektrischen Verbraucher vorhanden ist. Falls in dieser Stellung des Hauptschalters 8' die Spannung der Versorgungsbatterie 1 unter 11,0 Volt abfällt, wird dies von der Spannungsüberwachungsschaltung 4 detektiert und die Schaltung 7' erzeugt ein Abschaltsignal, das, über die Abschaltverzögerungsschaltung 9, der Ansteuerungsschaltung 7 zugeführt wird, welche die Schaltstufen 5 und 6 öffnet. Dieser Ablauf entspricht dem oben beschriebenen mit dem einzigen Unterschied, daß die Schaltspannung nun bei 11,0 Volt liegt. Insbesondere beträgt auch bei eingeschaltetem Hauptschalter 8' die Spannung, bei der die Ansteuerungsschaltung 7 die Schaltstufen 5 und 6 wieder schließt, ebenfalls 12,5 Volt. Diese &ldquor;Wiedereinschaltspannung" ist somit unabhängig von der Stellung des Hauptschalters 8'.If the main switch 8' is switched on, a large number of electrical consumers are usually active in the camping vehicle. The threshold voltage of the switching threshold switch 8 is thus reduced from 12.4 volts to 11.0 volts in order to prevent the battery from being switched off even if there is still sufficient capacity to supply the electrical consumers. If the voltage of the supply battery 1 falls below 11.0 volts in this position of the main switch 8', this is detected by the voltage monitoring circuit 4 and the circuit 7' generates a switch-off signal which is fed via the switch-off delay circuit 9 to the control circuit 7, which opens the switching stages 5 and 6. This process corresponds to that described above with the only difference that the switching voltage is now 11.0 volts. In particular, even when the main switch 8' is switched on, the voltage at which the control circuit 7 closes the switching stages 5 and 6 again is also 12.5 volts. This "re-switching-on voltage" is therefore independent of the position of the main switch 8'.

Das die Schaltschwelle umschaltende Signal 8' ist im oben beschriebenen Fall die Stellung des Hauptschalters. Alternativ hierzu kann jedoch auch der fließende Strom erfaßt werden, welcher noch besser indiziert, ob nur Kleinverbraucher aktiv sind, die Schaltschwelle also hoch sein soll oder ob ein hoher Stromverbrauch vorliegt, die Schaltschwelle also niedrig sein soll. Mit einer derartigen Regelung ist es auch möglich, die Schaltschwelle, je nach Wert des zur Zeit fließenden Stromes, kontinu-In the case described above, the signal 8' that switches the switching threshold is the position of the main switch. Alternatively, the flowing current can also be recorded, which indicates even better whether only small consumers are active, so the switching threshold should be high, or whether there is a high power consumption, so the switching threshold should be low. With such a control it is also possible to continuously adjust the switching threshold depending on the value of the current currently flowing.

ierlich zu verändern.to change fundamentally.

Vorzugsweise wirkt die Abschaltverzögerungsschaltung 9 nur bei Abschaltung und nicht bei Wiedereinschaltung. Steigt die Spannung also wieder über den zur Zeit gültigen Schwellwert, so wird die Ansteuerungsschaltung 7 sofort betätigt und damit die Feldeffekttransistoren der Schaltstufen 5 und 6 leitend geschaltet. Die Abschaltverzögerungsschaltung 9 dient der Sicherung der Anordnung gegen Flattern. Hierzu trägt auch bei, daß die Wiedereinschaltspannung (bei ausgeschaltetem Hauptschalter) nicht bei der Trennung 12,4 Volt, sondern bei 12,5 Volt liegt, also eine Hysterese vorgesehen ist.Preferably, the switch-off delay circuit 9 only works when the device is switched off and not when it is switched on again. If the voltage rises above the currently valid threshold value, the control circuit 7 is immediately activated and thus the field effect transistors of switching stages 5 and 6 are switched on. The switch-off delay circuit 9 serves to protect the arrangement against fluttering. This is also helped by the fact that the switch-on voltage (when the main switch is switched off) is not 12.4 volts when the device is switched off, but 12.5 volts, so a hysteresis is provided.

Claims (8)

SchutzansprücheProtection claims 1. Schaltung zum Schutz der Versorgungsbatterie (1) eines Campingfahrzeugs vor Tiefentladung durch daran angeschlossene Verbraucher (2, 3), mit einer die Batteriespannung kontinuierlich messenden Überwachungsschaltung (4) und mindestens einem zwischen Versorgungsbatterie (1) und Verbrauchern (2, 3) angeordnetem Schalter (5, 6), der von einer Ansteuerungsschaltung (7\ 7) gesteuert wird, die ihn bei Absinken der Batteriespannung unter eine vorgegebene Spannung öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der vorgegebenen Spannung veränderlich ist und von einem der Ansteuervorrichtung (7', 7) zugeführten Signal (8) abhängt.1. Circuit for protecting the supply battery (1) of a camping vehicle against deep discharge by consumers (2, 3) connected to it, with a monitoring circuit (4) that continuously measures the battery voltage and at least one switch (5, 6) arranged between the supply battery (1) and consumers (2, 3), which is controlled by a control circuit (7\ 7) that opens it when the battery voltage drops below a predetermined voltage, characterized in that the value of the predetermined voltage is variable and depends on a signal (8) fed to the control device (7', 7). 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ansteuervorrichtung (7', 7) zugeführte Signal (8) indiziert, ob ein Hauptschalter ein- oder ausgeschaltet ist und der Wert der vorgegebenen Spannung bei ausgeschaltetem Hauptschalter größer ist als bei eingeschaltetem Hauptschalter.2. Circuit according to claim 1, characterized in that the signal (8) supplied to the control device (7', 7) indicates whether a main switch is switched on or off and the value of the predetermined voltage is greater when the main switch is switched off than when the main switch is switched on. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der vorgegebenen Spannung bei ausgeschaltetem Hauptschalter maximal 12,5 Volt und bei eingeschaltetem Hauptschalter maximal 11 Volt beträgt.3. Circuit according to claim 2, characterized in that the value of the predetermined voltage is a maximum of 12.5 volts when the main switch is off and a maximum of 11 volts when the main switch is on. 4. Schaltung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucher Kleinverbraucher mit geringer Stromaufnahme sind, insbesondere ein Sofortlicht und/oder Magnetventile.4. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the consumers are small consumers with low power consumption, in particular an instant light and/or solenoid valves. 5. Schaltung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Schalter (5, 6) als Halbleiterschalter innerhalb der Schaltung ausgebildet ist und die Schaltung zwischen Versorgungsbatterie (1) und Verbraucher (2, 3) geschaltet ist.5. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the or each switch (5, 6) is designed as a semiconductor switch within the circuit and the circuit is connected between the supply battery (1) and the consumer (2, 3). 6. Schaltung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zeitverzögerungsschaltung (9) zum zeitverzögerten Offnen des oder jeden Schalters (5, 6) nach Absinken der Batteriespannung unter den vorgegebenen Wert aufweist.6. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a time delay circuit (9) for the time-delayed opening of the or each switch (5, 6) after the battery voltage drops below the predetermined value. 7. Schaltung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ansteigen der Batteriespannung über eine weitere, vorgegebene Spannung die Schalter (5, 6) wieder geschlossen werden.7. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that when the battery voltage rises above a further predetermined voltage, the switches (5, 6) are closed again. 8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere vorgegebene Spannung geringfügig größer ist als die erste vorgegebene Spannung, bei der die Schalter (5, 6) öffnen.8. Circuit according to claim 7, characterized in that the further predetermined voltage is slightly greater than the first predetermined voltage at which the switches (5, 6) open.
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