DE1763917C3 - Stromversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem mit Permanentmagneten bestückten Wechselstromgenerator, insbesondere Drehstromgenerator, einem Gleichrichter, einer Batterie und einem im Schallerbetrieb arbeitenden Thyristor-Spannungsregler, dessen Eingang an der schwankenden, welligen Ladespannung liegt.

Bei einer bekannten Stromversorgungseinrichtung dieser Art mit einem Drehstromgenerator besteht der Eingang des Spannungsreglers ausschließlich aus einem die Ladespannung abtastenden Ohmschen Spannungsteiler mit Zenerdiode. Fällt bei dieser Stromversorgungseinrichtung die Ladespannung unter die Sollwertspannung, dann erhalten sämtliche Steuerelektroden der Thyristoren Zündimpulse. Von den Thyristoren können aber nur die Thyristoren gezündet werden, deren zugeordnete Phasen zum Zünd-Zeitpunkt eine positive Anoden-Kathoden-Spannung haben. Aus diesem Grunde kann es passieren, daß zum Zündzeitpunkt nur die Thyristoren zweier Phasea gezündet werden, so daß von diesen Phasen Strom an die Batterie geliefert wird und die Batteriespannung über die Sollwertspannung ansteigen läßt, ohne daß der Thyristor der dritten Phase gezündet wird und seine Phase ebenfalls Leistung an die Batteüe abgeben kann. Auf Grund dieser unsymmetrischen Belastung verursacht der Generator Geräusche, deren Frequenz von der G^neratorfrequenz abhängt (britische Patentschrift 1 070 905).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Wechselstromgenerator, insbesondere Drehstromgenerator, zu schaffen, der auf Grund unsymmetrischer Belastung keine Geräusche entwickelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Stromversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dem Eingang des Spannungsreglers zusätzlich ein Transistor-Glättungsfilter zugeordnet ist, bei dem die Emitter-Basis-Strecke des Transistors über einen Vorhaltkondensator, dem ein Entladewiderstand parallel liegt, an der Ladespannung angeschlossen ist, und daß die Bauelemente des Glättungsfilter so bemessen sind, daß bei Überschreitung des Spannungssollwertes des Spannungsreglers nur durch den Welligkeitsanteil der Ladespannung der Transistor aufgesteuert wird, bei Überschreitung des Spannungssollwertes durch den Mittelwert der Ladespannung hingegen der Transistor gesperrt ist.

Die Erfindung kann auch bei Schaltungen für Batterieladegerate verwendet werden, bei denen an Stelle tier Thyristoren als Teil eines Vollwellengleichrichtcrs ein Vollwellengleichrichter mit Dioden'verwendet wird und bei dem die Thyristoren einen Satz Dioden kurzschließen, wenn die Thyristoren leiten. In einem solchen Fall werden zur Erzeugung eines Ausgangssignais die Thyristoren ausgeschaltet, wohingegen sie bei dem beschriebenen Beispiel eingeschaltet werden. Der dargestellte Spannungsregler müßte in diesem modifizierten Beispiel derart verändert werden, daß er ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Zenerdiode am Reglereingang leitend ist.

Bei der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung werden alle Phasen symmetrisch belastet, so daß auf Grund der Belastung es zu keiner Geräuschentwicklung kommen kann. Die gleichmäßige Belastung wirü dadurch erreicht, daß der Eingang des Spannungsreglers nicht auf plötzlichen Spannungsanstieg, sondern nur auf langer andauernden Spannungsanstieg anspricht. Dadurch wird bewirkt, daß auch bei kurzzeitigem Spannungsanstieg an die Steuerelektroden der Thyristoren Zür-dimpulse geliefert werden, so daß sämtliche Thyristoren aufgesteuert werden. Dann, wenn die Ladespannung für eine längere Zeit oberhalb des Spannungssollwertes bleibt, liefert der Spannungsregler keine Zündimpulse mehr an die Thyristoren.

Transistor-Gläuungsfilter sind zwar grundsätzlich im Zusammenhang mit Gleichrichterschaltungen bekannt, doch nicht zu dem Zweck, die Steuerimpulse für einen thyristorbestückten Gleichrichter eines Wechselstromgenerator, insbesondere Drehstromgenerators, in einer bestimmten Art und Weise zu beeinflussen (deutsche Patentschrift 1 130 483).

Im folgenden wird die Erfindung ar. Hand eines ein Ausführungsbeispiel darstellenden Schaltdiagramms erläutert.

Die in dem Schaltdiagramm dargestellte Stromversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug weist einen im Dreieck geschalteten Drehstromgenerator 11 mit Permanentmagneten auf. Die Ausgänge der Phasen des Generators 11 sind mit den Anoden dreier Thyristoren 12 und den Kathoden dreier Dioden 13 verbunden. Die Kathoden der Thyristoren 12 sind an eine positive Versorgungsleitung 14 angeschlossen, wahrend die Anoden der Dioden 13 mit einer negativen Versorgungsleitung 15 verbunden sind, die im Aiisiülmmgsbeispiel geerdet ist. Zwischen den Versorgungsleitungen 14, 15 liegen in Reihe zwei Widerstände 16. 17, deren Verbindungspunkt über eine Zenerdiode 18 mit der Basis eines n-p-n-Transistors 19 verbunden ist, dessen Emitter an der Versorgungsleitung 15 liegt. Der Kollektor des Transistors 19 ist mit der Versorgungsleitung 14 über einen Widerstand 21 verbunden. Ferner steht er mit der Basis eines /weiten 11-p-n-Transistors 22 in Verbindung, dessen Emitter mit der Versorgungsleitung 15 über einen Widerstand 23 verbunden ist und dessen Kollektor

über einen Widerstand 24 an der Versorgungsleitung 14 Hegt. Der Kollektor des Transistors 22 ist ferner mit einem Kondensator 25 verbunden, dessen anderer Anschluß über Widerstände 26, 27, 28 mit den Steuerelektroden der Thyristoren 12 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 2?, liegt außerdem über einen Kondensator 29 und einen dazu in Reihe ^eschalteten Widerstand 31 an der Basis des Transistors 19. Ein weiterer Widerstand 32 liegt zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors 19. Die von dem Wechselstromgenerator 11 zu ladende Batterie 33 ist an die Versorgungsleitungen 14, 15 angeschlossen.

Die Schalung besitzt ferner ein Transistor-Glättungsfilter 34 bis 38, das zwei Widerstände 34. 35 hat, die in Reihe zwischen den Versorgungsleitungen 14,15 liegen. Der Verbindungspunkt der Widerstände 34, 35 steht mit der Basis eines n-p-n-Transistors 36 in Verbindung, und ferner über einen Kondensator 37 mit der Versorgungsleitung 14. Der Emitter des Transistors 36 ist mit der Versorgungsleitung 15 über einen Widerstand 38 verbunden. Sein Kollektor liegt an dem Verbindungspunkt der Widerstände 16,17.

Unter der Annahme, daß das Transistor-Glättungsfilter 34 bis 38 nicht vorgesehen ist, arbeitet die Schaltung für das Batterie-Ladegerät auf folgende Weise:

Die Transistoren 19, 22 und die zugehörigen Bauelemente stellen einen Oszillator dar, de: mit einer Frequenz arbeitet, die beträchtlich über der Frequenz des Drehstromgenerators 11 liegt. Der Kondensator 29 und der Widerstand 31 stellen die Rückkopplung des Oszillators dar, während der Widerstand 32 das Aufsteuern des Transistors 32 unterstützt.

Solange die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 14,15 unter einem vorgegebenen Wert liegt, leitet die Zenerdiode 18 nicht, und der Oszillator versorgt die Steuerelektroden der Thyristoren 12 über den Widerstand 24, Kondensator 25 und die Widerstände 26, 27, 28 mit Impulsen. Da der Oszillator bei einer viel höheren Frequenz als der Drehstromgenerator arbeitet, leiten die Thyristoren 12 immer dann, wenn sie von dem Generator mit einem positiven Signal versorgt werden. Die Thyristoren arbeiten also wie Dioden, so daß ein Vollwellengleichrichter 12,13 die Versorgungsleitungen 14. 15 speist.

Wenn dagegen die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 14,15 einen vorgegebenen Wert überschreitet, leitet die Zenerdiode 18 und versorgt die Basis des Transistors 19 mit einem ersten Signal. Dadurch wird der Transistor 19 leitend und stoppt die Oszillation des Oszillatorkreises. Jet7t werden keine weiteren Impulse an die Steuerelektroden der Thyristoren 12 gegeben. Jeder bei der Durchschaltung der Zenerdiode 18 leitende Thyristor bleibt so lange leitend, bis von dem Generator ein negatives Signal an den Thyristor geliefert wird. Dann wird den Leitungen 14,15 keine Leistung mehr über die Thyristoren 12 zugeführt. Die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 14,15 fällt jetzt ab und erreicht einen Wert, bei dem die Zenerdiode 18 wieder nichtleitend wird. Dann beginnt der Oszillator wieder zu arbeiten, und den Versorgungsleitungen 14,15 wird wieder Leistung zugeführt.

Ein zweites Signal erhält die Basis des Transistors 19 von dem Kollektor des Transistors 36. Das zweite Signal ist — da die Emitter-Kollektor-Streeke des Transistors 36 parallel zu der Emitter-ßasis-Strecke

ίο des Transistors 19 liegt — dem ersten Signal entgegengesetzt, so daß, falls die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 14,15 zunimmt oder abnimmt, das erste Signal -ebenfalls zunimmt oder abnimmt, das zweite Signal aber abnimmt oder zunimmt. Der dadurch erzielte Effekt läßt sich am besten bei der Betrachtung eines Schaltzustandes erklären, bei dem die Zenerdiode 18 leitend ist, so daß die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 14, 15 abnimmt. Bei einem vorgegebenen Spannungswert

so hört die Zenerdiode 18 auf zu leiten, und die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 14,15 steigt wieder an. Ohne das Transistor-Glättungsfiller würde die Welligkeit die Zenerdiode 18 wieder durchschalten, aber durch das Transistor-Glättungsfilter wird beim Ansteigen der Spannung zwischen den Versorgungsleitungei 14, 15 ein zweites Signal erzeugt, das abnimmi. Die Werte sind so gewählt, daß das zweite Signal großer ist als das erste Signal, so daß die Zenerdiode 18 gesperrt gehalten wird. Ohne Kondensator 37 würde die Zenerdiode nicht mehr eingeschaltet werden. Mit dem Kondensator 37 aber kann ein Spannungsanstieg zwischen den Versorgungsleitungen 14,15 kein zweites Signal erzeugen, das um den gleichen Eietrag, um den das erste Signal

ansteigt, abnimmt. Auf diese Weise wird schließlich ein Zustand erreicht, bei dem die Zenerdiode 18 wieder leitet, so daß den Steuerelektroden der Thyristoren kein Strom zugeführt wird und die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 14,15 zu fallen be-

ginnt. Außerdem würde beim Fehlen des Transistor-Glätlungsfillers 34 bis 38 durch die Wellenspannung ein weiterer Scha'.tvorgang im Spannungsregler hervorgerufen werden. Wenn aber die Zenerdiode 18 durchgeschaltct ist, wird das an den Spannungsregler

gelieferte abnehmende erste Signal von dem ansteigenden /.weiten Signal mehr als neutralisiert, so daß die Zenerdiode 18 für eine vorgegebene, von dem Kondensator 37 abhängige Zeit durchgeschaltet bleibt.

Es soll noch erwähnt werden, daß die Steuerschaltung nur das Zeitminimum festlegt, für das der Spannungsregler ein- oder ausgeschaltet werden kann. Die Schaltung arbeitet nicht mit einem gleichen Zeitverhällnis. wenn nicht die Bedingungen für einen besonderen Fall 50 ¹Vo der Last betragen. Bei anderen Lastverhältnissen hängen die F2in- und Ausschaltzeitcn davon ab, wie siark die Batteriespannung abgefallen ist, wenn das Transistor-Glättungsfilter den Spannungsregler geschlossen hält, und wie stark die

Batleriespannung steigt, wenn das Transistor-Glätumftsfilter den Spannungsregler ollen hält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stromversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem mit Permanentmagneten bestückten Wechselstromgenerator, insbesondere Drehstromgenerator, einem Gleichrichter, einer Batterie und einem im Schaltbetrieb arbeitenden Thyristor-Spannungsregler, dessen Eingang an der schwankenden, welligen Ladespannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Spannungsreglers (18 bis 24, 29 bis 32) zusätzlich ein Transistor-Glättungsfilter (34 bis 38) zugeordnet ist, bei dem die Emitter-Basis-Strecke des Transistors (36) über einen Vorhaltkondensator (37), dem ein Entladewiderstand (34) parallel liegt, an der Ladespannung angeschlossen ist, und daß die Bauelemente des Glättungsfilter (34 bis 38) so bemessen sind, daß bei Überschreitung des Spannungssollwertes des Spannungsreglers (18 bis 24, 29 bis 32) nur durch den Welligkeitsanteil der Ladespannung der Transistor (36) aufgesteuert wird, bei Überschreitung des Spannungssollwertes durch den Mittelwert der Ladespannung hingegen der Transistor (36) gesperrt ist.