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"Ladeeinrichtung für Fahrzeugbatterien" Die Erfindung betrifft eine
Ladeeinrichtung für Fahrzeugbatterien, bei der als Stromquelle eine nebenschlusserreote
Lichtmaschine vorgesehen ist, deren Spannung auf einen vorgegebenen Höchstwert durch
einen Regler begrenzt wird, der die irreglllig der Lichtmaschine verändert, wenn
die an einer Meßstrecke anliegende Ladespannung den Höchstwert übersteigt, der durch
ein Bauglied in der Meßstrecke vorgegeben ist.
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Der in einer Ladeeinrichtung der vorgenannten Art vorgesehene Regler
soll die an der Fahrzeugbatterie anliegende Ladespannung möglichst auf einen unterhalb
der Gasungsspannung liegenden Wert begrenzen, damit die bei Überschreiten
der
Gasungsspannung einsetzende elektrolytische Zersetzung des Elektrolyten der Batterie
und damit wasserverluste und Korrosion durch schädliche Überladung vermieden werden.
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Für den wartungsfreien Betrieb von Fahrzeugbatterien ist es erforderlich,
dass die Zuführung der elektrischen Ünergi e zwecks Aufladung bei Spannungen durchgeführt
wird, die möglichst unterhalb der Gasungsspannung liegen, damit man bereits nach
kurzer Fahrzeit eine Wiederaufladung der Batterie erzielt. Üblicherweise ist nun
der Regler derart eingestellt, dass er die Ladespannung stets auf einen feststehenden
höchstwert begrenzt. Da jedoch die Gasungsspannung einer normalerweise als Fahrzeugbatterie
vorg esehenen Bleibatterie von der Temperatur abhängt und die Temperatur der Batterie
je nach Jahreszeit und Betriebszustand des Fahrzeuges zwischen -30° und +50°C liegen
kann, wird durch einen fest vorgegebenen Ladespannungshöchstwert eine Wiederaufladung
in kürzester Zeit ohne Gasung bei allen Temperaturverhältnissen nicht gewährleistet,
da beispielweise die Gasungsspannung bzw. der optimale Ladespannungshöchstwert einer
12 V-Bleibatterie schon bei -20°C um etwa 1,5 Volt oder ca. 10 % gegenüber dem Wert
bei +50°C höher liegt. Zur Kompensation von Temperatureinflüssen sind bereits temperaturabhängige
elektronische Schaltungen zwischien Batterie und Lichtmaschine in den Ladekreis
eingefügt worden. Diese Schaltungen müssen jedoch für die volle Leistung der Lichtmaschine
ausgelegt sein und erfordern daher einen hohen Aufwand.
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I)er Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ladeeinrichtung
der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass in einfacher Weise eine Wiederaufladung
der Batterie bei allen Temperaturverhältnissen in kürzester Zeit erzielt wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass in die Meßstrecke
des Reglers und/oder in den Erregungskreis der Lichtmaschine ein temperaturempfindliches
Glied eingefügt oder das den Höchstwert festlegende Bauglied in der Meßstrecke selbst
temperaturempfindlich ist, derart, dass der Ladespannungshöchstwert in Abhängigkeit
von der Umgebungs temperatur, insbesondere der Temperatur der Fahrzeugbatterie,
variiert wird.
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Bei der Ladeeinrichtung nach der Erfindung erfolgt die Spannungsbegrenzung
in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, insbesondere Batterietemperatur, d.h.,
die Temperatur dient als Steuergrösse für den Höchstwert der Ladespannung, wodurch
die Aufladung bei jeder Temperatur der batterie stets bei einer knapp unterhalb
der Gasungsspannung der Batterie liegenden Spannung durchgeführt werden kann. Durch
geeignete Wahl und/oder Abstimmung des Temperaturkoeffizienten des bzw. der temperaturempfindlichen
Glieder bzw. des Temperaturkoeffizienten des den Ladespannungshöchstwert festlegenden
Baugliedes kann dafür gesorgt werden, das der liöchstwert der Ladespannung eine
der Gasungsspannung entsprechende Temperaturabhängigkeit aufweist. Vorzugsweise
werden die zur temperaturabhängigen Einstellung der Ladehöchstspannung vorgesehenen
temperaturempfindlichen Glieder derart angeordnet, dass sie einen guten wärmeleitenden
Kontakt mit der Batterie besitzen und deshalb eine der Temperatur der Batterie entsprechende
Temperatur aufweisen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass nur
der im Vergleich zum Lichtmaschinenstron geringe Erregerstrom in Abhängigkeit von
der Temperatur beeinflusst wird.
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Die Erfindung wird nun näher anhand von Zeichnungen erläutert, in
d@@en zeigen:
Fig. i ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung
mit einem Kontaktregler und Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung mit einem
Transistorregler.
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Die Ladeeinrichtung nach Fig. i weist eine Lielitmaschine i auf, deren
im Nebenschluss arbeitende Erregerwieklung mit 2 bezeichnet ist. Die Erregerwicklung
steht mit der an Masse angeschlossenen Minusklemme der Lichtmaschine in Verbindung.
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Von der Plusklemme der Lichtmaschine führt eine Leitung 3 zum Pluspol
der Fahrzeugbatterie 4, deren Minuspol über die Leitung 5 an Masse angeschlossen
ist. Die Grösse der von der Lichtmaschine i gelieferten Ladespannung hängt von dem
über die Erregerwicklung 2 fliessenden Erregerstrom ab und wird durch einen Regler
6 eingestellt, bei dem es sich um einen Tirill-Regler handelt, durch den ein Widerstand
7 in dem von der Minusklemme der Lichtmaschine l über die Erregerwicklung 2 zur
Leitung 3 führenden Erregungskreis in rascher Folge mittels eines Kontaktes 8 eingeschaltet
und ausgeschaltet wird. Der Kontakt 8 wird durch einen Elektromagneten 9 betätigt,
an dessen Erregerspule die Ladespannung anliegt. Wenn die Ladespannung die den Ladespannungshöchstwert
festlegende Ansprechspannung des Elektromagneten übersteigt, wird der Widerstand
i in den Erregungskreis eingeschaltet und dadurch die Erregung und damit die von
der Lichtmaschine gelieferte Ladespannung verringert. Fällt die Ladespannung unter
die Ansprechspannung, dann wird der Widerstand 7 überbrückt. In der sich zwischen
den Leitungen 3 und 5 erstreckenden Meßstrecke stellt also die Erregerspule des
Elektromagneten das die Ladehöchstspannung festlegende Bauglied dar. Zur Erzielung
einer der Temperaturabhängigkeit der Gasungsspannung der Batterie entsprechenden
Abhängigkeit des Höchstwertes der Ladespannung ist in
die Meßstrecke
ein NTC-Widerstand 10 eingefügt, der vorzugsweise in gutem Wärmekontakt mit der
Batterie 4 angeordnet ist. Falls die Temperatur der Batterie 4 steigt, sinkt der
Widerstandswert des Widerstandes 10, wodurch die Ansprechspannung des Elektromagneten
9 abnimmt. Dadurch wird die Ladespannung auf einen geringeren Sollwert eingeregelt.
Fällt hingegen die Temperatur der Batterie, dann wird umgekehrt die Ladespannung
erhöht. Anstatt oder zusätzlich zu dem im Spulenkreis des Elektromagneten 9 liegenden
NTC-Widerstandes 10 kann auch in den Erregungskreis der Lichtmaschine ein PTC-Widerstand
11 in Reihe zur Erregerwicklung 2 eingefügt werden. Der PTC-Widerstand li wird vorzugsweise
ebenfalls derart angeordnet, dass er eine der Temperatur der Batterie 4 entsprechende
Temperatur aufweist. Die Widerstandskennlinie des Widerstandes 10 und/oder 11 wird
so gewählt bzw. so abgestimmt, dass sich die Ladchö chs tspannung dem Verlauf der
temp eraturabhängigen Gasungsspannung anpasst. Gegebenenfalls kann auch ein Elektromagnet
verwendet werden, dessen Ansprechspannung eine der Temperaturabhängigkeit der Gasungsspannung
der Batterie entsprechende Temperaturabhängigkeit aufweist und der vorzugsweise
in gutem Wärmekontakt mit der Batterie angeordnet ist.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet
sich von der Ausführungsform nach Fig. i dadurch, dass anstelle des Tirill-Reglers
6 ein Tranastor-Regler 12 vorgesehen ist, der einen mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke
im Erregungskreis der Lichtmaschine i liegenden Transistor 13 umfasst, dessen 13asis
über einen Widerstand 14 mit der Leitung 3 und über eine Zenerdiode 1.5 mit iii
Reihe dazu liegcndem NTC-Widerstand 16 mit der Leitung 5 in Verbindung steht. Die
iteihenschaltung. aus Widerstand 14, Zenerdiode 15 und NTC-Widerstand 16 stellt
die Meßstrecke des Reglers dar. Die Festlegung des Ladespannurlgshöchstwertes
erfolgt
durch die Zenerdiode 15, wobei der in Reihe zur Zenerdiode liegende NTC-Widerstand
16 dafür sorgt, dass der Ladespannungshöchstwert dem jeweiligen Wert der Gasungsspannung
der Batterie angepasst ist. Auch bei der Ausfiihrungsform nachFig. 2 kann zusätzlich
zu dem oder anstatt des NTC-Widerstandes 16 ein PTC-Widerstand 11 im Erregungskreis
vorgesehen werden, dessen Widerstandswert bei steigender Temperatur zunimmt, wodurch
eine Verringerung des Erregungsstromes und damit der Ladehöchstspannung bewirkt
wird. Umgekehrt sinkt der Widerstalldswert des PTC-Wiederstandes 11 mit fallender
Temperatur, wodurch der Erregungsstrom und damit auch der Ladespannungshöchstwert
ansteigt.