DE2129875A1

DE2129875A1 - Elektrische Anlage fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2129875A1
Application number: DE19712129875
Authority: DE
Inventors: Wright Maurice James
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1970-06-17
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1971-12-23
Also published as: US3746962A; JPS47000968A; JPS5234725B1; DE2129875B2; GB1341959A; FR2099867A5; DE2129875C3; ZA713514B; ES392426A1

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.

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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

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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

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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

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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 ,wird_s 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.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

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.

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