DE1513351A1

DE1513351A1 - Gleichrichterschutzschaltung

Info

Publication number: DE1513351A1
Application number: DE19651513351
Authority: DE
Inventors: Brewster Franklin Crawford
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1964-04-29
Filing date: 1965-04-08
Publication date: 1969-10-02
Also published as: BE662944A; US3307097A; SE308341B; GB1062134A; NL6504494A

Description

7. April 1965 Gzl/goe

MOTOROLA, Inc., 9401 West Grand Avenue, Franklin Park, Illinois,

U.S.A.

Grleichrichterschutzschaltung

Die Erfindung betrifft Gleichrichter für Kraftfahrzeug- Wechselstromlichtmaschinen und bezieht sich insbesondere auf eine Schutzschaltung zur Vermeidung von Beschädigungen der dort verwendeten Diodengleichrichter für den Pail, daß eine Spannung mit der verkehrten Polarität an das System gelegt wird.

In neuerer Zeit wird bei Kraftfahrzeugen die Gleichspannung des Bordnetzes durch eine Wechselstromlichtmaschine in Verbindung mit Diodengleichrichtern erzeugt. Wird eine neue Batterie eingebaut, oder erhält das Fahrzeug eine zusätzliche Batterie und wird beim Anschließen irrtümlich die Polarität verwechselt, so liegen die Gleichrichterdioden in Durchlaßrichtung über der neuen Batterie und der fließende Strom wird.lediglich durch die Widerstände der Leitungen und der Batterie begrenzt. Dieser starke Strom zerstört die Dioden, wenn sie nicht besonders geschützt sind.

Ziel der Erfindung ist damit die Schaffung einer Schutzschaltung für in Kraftfahrzeuge^ verwendete Dioden zur Verhinderung von deren Beschädigung bei Anlegen einer Spannung der-falschen Polarität an das Wechselsystem. Bei Anlagen der verkehrten Spannung soll eine Anzeige gegeben werden; ein Leistungsverbrauch soll nicht auftreten, wenn das Kraftfahrzeug nicht in Betrieb ist.

Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Schutzschaltung ist ein Helais, das die Dioden von der Batterie abschaltet, wenn die Batterie mit der fälschen Polarität an das Wechselsystem gelegt wird. An das Relais ist eine Anzeigelampe angeschlossen, die

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bei falschem Anschluß der Batterie aufleuchtet. Anstelle oder zusätzlich zu der Lampe kann auch eine Schallquelle treten, die > bei falschem Anschluß ein hörbares Signal abtgibt. Die Schutzschaltung ist über dem Zündschalter an d'ie Batterie angeschlossen, so daß sie bei abgestelltem Motor keine Leistung verbraucht. Das Relais kann intermittierend arbeiten oder durch einen Thermistor vor Überbelastung geschützt sein.

V/eitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigt:
Figur 1;

eine Diodenschutzschaltung für ein Kraftfahrzeugwechselstromsystem gemäß der Erfindung;

■Figur 21

eine Diodenschutzachaltung mit einer Anzeigelampe oder einem Summer, der bei verkehrter Polarität der Batterie anspricht;

Figur 5;

eine Diodenschutzschaltung mit einem Thermistor zur Vermeidung von Überlastungen des Relais und

Figur 4:

eine Diodenschutzschaltung, bei der das Schutzrelais intermittierend arbeitet.

Die Batterie des Kraftfahrzeugs ist über normalerweise geöffne- , te Relaiskontakte an die Wechselstromlichtmaschine angeschlossen, Die Relaisspule ist an die Batterie über den Zündschalter und eine Diode angeschlossen, die so gepolt ist, daß Strom von der Batterie zum .Relais fließt, wenn sie mit verkehrter Polarität

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angeschlossen wird. Ist die Batterie mit der richtigen Polarität an daa ßleichrichtersystem angeschlossen, so wird bei Ein-BChalten dee Zündschlosses die Relaisspule an die Batterie gelegt und erhält durch die Diode Strom. Der normalerweise offene Relaiskontakt schließt sich und die Batterie ist an das WechselepannungsgleichrichtersyBtem angeschlossen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Batterie über normalerweise geschlossene Relaiskontakte an das WechßelepannungsgleichrichtersyBtem angeschlossen. Die Relais-Bpule liegt über eine Diode an der Batterie, wobei die Diode BO gepolt ist, daß das Relais Strom erhält, wenn die Batterie mit der falschen Polarität angeschlossen wird. Bei Erregung des Relais öffnet sich der normalerweise geschlossene Kontakt und trennt dae Stromerzeugersystem von der Batterie. Ein Anzeiger, nie eine Lampe oder ein Summer, kann über den Relaiskontakt gelegt sein> so daß ein hörbares oder sichtbares Warnsignal abgegeben wird, wenn die Batterie falsch angeschlossen wird. Eine überlastung der Relaieepule wird durch intermittierenden Betrieb des Relais oder durch einen in Reihe mit der Relaisspule geschalteten Thermistor vermieden.

In Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug-Weehselspannungssystem mit einem Schutzrelais zur Vermeidung von Diodenschäden dargestellt. Die von der Lichtmaschine 1o erzeugte Wechselspannung wird durch Dioden 11 gleichgerichtet. Die Gleichstromausgangsseite der Dioden 11 ist mit der Batterie 28 über die frenndiode 18 und die normalerweise geöffneten Kontakte 21 verbunden. Die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 1o wird durch den Regler 16 geregelt. Die Relaisspule 24 ist mit der Batterie 28 durch eine Diode 26 und den Zündschalter 27 verbunden. Ein Widerstand 19 überbrückt die Trenndiode 18, so daß der Regler 16 einen Anfangsfeldstrom erhält. Das Zündsystem 22 ist an die Lichtma-

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schine 1o durch die i'renndiode 18, den Schaltkontakt 21 und den Zündschalter 27 und an die Batterie 28 über d4n Zündschal- ■ ter 27 angeschlossen.

.Ist im Betrieb das Schutzrelais 25 von *der Schaltung-abgetrennt, und die Batterie 28 mit falscher Polarität angeschlossen, so sind die Dioden 11 und 18 infDurchlaßrichtung vorgespannt und es wird ein Strom fließen, der stark genug ist, um die Dioden zu"zerstören. Ist die Batterie 28 mit der richtigen Polarität angeschlossen, so sind die Dioden 11 und 18 in Sperrichtung vorgespannt und kein Strom fließt durch sie. 1st jedoch das Schutzrelais 25 an die Schaltung angeschlossen, so sind die Dioden 11 und 18 an die Batterie 28 über den normalerwweise geöffneten Kontakt 21 angeschlossen« Ist die Polarität der Batterie 26 richtig, so fließt bei Schließen des Zündschalter 27* ein Strom durch die Diode 26 und die Relaisspule 24» so daß das Relais 25 anspricht und d.en Kontakt 21 achließt. Hierdurch wird die Batterie 28 an das System angeschlossen. Ist jedoch die Batterie 28 falsch angeschlossen, so sperrt die Diode 26

> den Strom durch die Relaisspule 24 und der Kontakt 21 bleibt offen. Die Dioden 11 und 18 werden nioht an die Batterie 28 angeschlossen, wenn deren Polarität falsch ist und werden so gegen einen schädigenden Überstrom geschützt. Der Zündschalter ,17 ist offen, wenn der Motor nicht läuft, so daß kein Strom von der Batterie 28 über das Relais 24 fließt.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Schuteschaltung. Der Anschluß 15 entspricht dem Anschluß 15 von Figur 1 und ist an die Batterie durch den normalerweise geschlossenen Kontakt 3o dee Relais 31 angeschlossen. Die Relaisspule 29 ist über die Diode 34 mit der Batterie 28 verbunden. Die Diode 34 ist so gepolt, daß kein Strom durch die Spule 29 fließt, wenn die Batterie richtig angeschlossen ist. Bei falscher Polarität der Batterie 28 fließt ein Strom von dieser durch die Diode 34 und

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die Relaisspule 29, so daß das Relais 31 anspricht. Der Kontakt 31 öffnet dann und unterbricht die Verbindung von der Batterie 28 zu den Dioden 11 und 18_, so daß kein Strom durch diese fließt.

öffnet der Relaiskontakt 3o, so erscheint über ihm die volle Batteriespannung abzüglich des durch die Dioden bedingten Spannungsabfalls, ,und die Anzeigelampe 37 leuchtet auf und zeigt den verkehrten Anschluß an. Ein Summer 28 mit einer Relaisspule 39, die in Reihe mit einem Kontakt 4"O geschaltet ist, gibt einen hörbaren Ton, der ebenfalls den falschen Anschluß der Batterie 28 anzeigt.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungs2>rm. Die Batterie 28 ist hier mit dem gleichen Anschluß 15 über einen normalerweise geschlossenen Kontakt 43 des' Relais 42 verbunden. Weiterhin liegt sie über einen Thermistor 48 und eine Diode 46 an der RelaiBspule 45. Die Diode 46 ist so gepolt, daß kein Strom durch die Relaisspule fließt, wenn die Batterie richtig angeschloB-een ist. Ist sie verkehrt angeschlossen, so.fließt ein Strom über die Relaisspule 45 und das Relais 42 spricht an, so daß sich sein kontakt 43 öffnet und die Batterie von der ^leichrichterdiode 11 und der J-'renndiode 18 abschaltet. Eine lampe 53 liegt über dem Relaielcontakt 45 und gibt eine sichtbare Anzeige des JäLechen Batterieanaohlusses.

Bei einer normalen Verwendung der Dioden in einer Schaltung dieser Art ist der Spannungsabfall an den Dioden, wenn sie leiten, etwa 1 V pro Diode. In der in Figur 3 gezeigten Schaltung sind jeweils drei Reihenschaltungen von Dioden 11 und 18 vorgesehen und daher ist der Spannungeabfall vom Relaiskontakt 43 nach Masse etwa 3 V, wenn die Batterie mit vertauschter Polarität angeschlossen ist.

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Da an der Diode 46 etwa 1 V Spannungsabfall auftritt, liegen an der Relaisspule 45 etwa 2 V. Ist jedoch das Relais 42 erregt und • sind seine Kontakte 43 geöffnet, so steigt die Spannung an der Spule 45 auf die volle Batteriespannung,' die 12 V betragen&ann, abzüglich des Spannungsabfalls in der Diode 4". Diese angestiegene Spannung liegt nun an der Diode 46 und der Relaisspule 45 und der Strom durch diese steigt an. Um eine Beschädigung der ReIaisspule 45 zu vermeiden,ist ein Thermistor 48 in Reihe'mit ihr geschaltet, der den Strom auf einen unschädlichen Wert begrenzt.

Eine andere Ausfuhrungsform der Schutzschaltung zeigt Figur 4. Die Relaisspule 61 des relais 6o liegt in Reihe mit der Diode und dem Relaiskontakt 65 an der Batterie 28. Die Diode 63 ist so gepolt, daß ein Strom zur Relaisspule 61 nur fließt, wenn die Batterie 28 falsch angeschaltet ist. In diesem Falle fließt Strom durch die Relaisspule 61, so daß das Relais 6o erregt wird und seine Kontakte 65 und 66 öffnet. Bei Öffnen des Kontaktes 66 werden die Gleichrichterdioden 11 und die Tranndioden 18 von der Batterie 28 getrennt. Das· Relais 6o ist ein Relais mit Folgenkontakten, bei dem der Kontakten, bei dem der Kontakt 66 sich vor dem Kontakt 65 öffnet, und eich der Kontakt 65 auch vor dem Kontakt 66 eich wieder schließt. Öffnet dtf Kontakt 65, so wia?d das RelaiB 6o abgeschaltet und de* Kontaktarm 67 kehrt in die Schließstellung aurück. Er schließt den Kontakt 65, ehe er den Kontakt 66 erreicht, so daß das Relais erregt wird, ehe die Dioden wieder an die Schaltung angeschlossen werden. Die neuerliche Erregung des Relais 6o läßt den Kontakt 65 wieder öffnen. Der Kontaktarm 67 verbindet und trennt das Relais 61 so abwechselnd von der Batterie 28, ohne daß eine Verbindung der Batterie 28 zu den Gleichrichter- und Trenndioden hergestellt wird.. Das schnelle Öffnen und Schließen des RelaiskontakteB 46 hat ein hörbares Geräusch zur Folge, wenn die Batterie falsch angeschlossen wird und verhindert gleichzeitig» daß die Relaisspule 61 Überhitzt wird.

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Claims

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Patentansprüche

Schutzschaltung zur Verwendung bei elektrischen Anlagen von Kraftfahrzeugen mit einer Speicherbatterie, einer Wechselstromliohtmaschine und mehreren Gleichrichterdioden, die mit der Lichtmaschine verbunden sind und so gepolt sind, daß eine Gleichspannung geeigneter Polarität zur Aufladung der Batterie entsteht, gekennzeichnet durch ein Relais, dessen Kontakte zwischen der Batterie und den Dioden liegen und eine ■ zwischen der Batterie und der Relaisspule angeordnete Sperrdiode, wobei die Relaisspule und die Sperrdiode auf einen falschen Anschluß der Batterie reagieren und die Relaiskontakte zum Abtrennen der Batterie von den Dioden öffnen. t~ ■

2, Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermistor in Reihe tai1> der Bliekierdiode geschaltet ist und zur Begrenzung des Stromes durch die Relaisspule auf die Batteriespannung anspricht,

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrdiode in Reihe mit den Gleiohrichterdioden und den Relaiskontakten liegt.

4· Schutzschaltung nach Anepruoh 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß Über den Relaiekomtakten eine läppe liegt, die bei öffnen der Kontakte eine sichtbare Anzeige gibt·

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Sohutzschaltung nach Anspruch 1 - 4, gekennzeichnet durch ein zweites Relais mit einer Spule und normalerweise geöffneten Kontakten, die in Heine mit den ersten Relaiskontakten liegt, wobei das zweite Relais" bei Öffnen der Kontakte des ersten Relais anspricht und eine hörbare Anzeige ergibt.

Schutzschaltung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais einen zusätzlichen Satz Kontakte hat, die in Reihe mit der Sperrdiode und der Äelaisspule liegen, wobei die ersten und zweiten Relaiskontakte von der Relaisspule abhängig arbeiten und Öffnen, wenn die Spule erregt wird, und wobei das Offnen und Schließen der Relaiskontakte in einer festen zeitlichen fieihenfolge auftritt, indem der · erste Relaiskontakt vor dem zweiten Relaiskontakt öffnet und der zweite Relaiskontakt vor dem ersten Relaiskontakt wiederschließt, und daß durch das Öffnen und Schließen des zweiten Relaiskontaktes die Relaisspule abwechselnd an- und abgeschaltet wird und dabei eine hörbare Anzeige der falschen Anschlußpolarität der Batterie gibL.

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