DE19512512A1 - Regelschaltung für batteriebetriebene Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung für batterie­ betriebene Fahrzeuge, die wenigstens eine Fahrbatterie und wenigstens einen Elektromotor aufweisen, mit einem mit einem Mikroprozessor ausgestatteten Regler, der mit Fühlern verbundene Meßeingänge für Betriebsparameter des Fahrzeuges, des Motors und der Fahrbatterie und Steuereingänge zur Eingabe von Betriebsbefehlen aufweist und den Stromdurchfluß von Motorwicklungen nach von den an den Eingängen an­ stehenden Signalen beeinflußten Steuerprogrammen über kon­ taktlose elektronische Regelschalter steuert, wobei im Versorgungskreis zwischen der Fahrbatterie und den Lei­ stungseingängen der Regelschalter wenigstens ein Puffer- oder Glättungskondensator liegt, zur Abtrennung der Fahr­ batterie vom Versorgungskreis ein Haupt-Ein-Ausschalter vorgesehen ist, und die Fahrbatterie über eine Gleichrich­ terschaltung von einem anschließbaren Versorgungsnetz her aufladbar ist.

Regelschaltungen dieser Art werden sowohl bei Fahrzeugen mit reinem Batteriebetrieb als auch bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb verwendet, wobei unter Hybridantrieb Fahrzeu­ ge zu verstehen sind, bei denen der Elektroantrieb zusätz­ lich zu einem Antrieb in eine Brennkraftmaschine eingesetzt wird, wobei nach einer bekannten Ausführung Hybrid- und Elektroantrieb jeweils für sich nach den Fahrbedingungen, z. B. Stadt- und Überlandfahrt, eingesetzt werden und nach einer anderen bekannten Ausführung der Elektroantrieb als Beschleunigungshilfe verwendet wird, wobei für den Bremsbe­ trieb der dann als Generator geschaltete Elektromotor einen Teil der eingesetzten Energie unter Aufladung der Fahrbatte­ rie oder einer zusätzlich notwendigen Bordbatterie zurückge­ winnt.

Bei den Regelschaltungen werden als kontaktlose elek­ tronische Regelschalter vorzugsweise Transistoren verwendet, die von einer gegengeschalteten Diode überbrückt sind. Bei Verwendung eines Drehstrommotors als Fahrmotor ist es dabei bekannt, eine Brückenschaltung dieser Regelschalter vor­ zusehen, wobei für jede Phase zwei Transistoren mit den Überbrückungsdioden in Reihe geschaltet werden und eine Mittelanzapfung dieser Reihenschaltung den Phasenanschluß bildet. Durch entsprechende, phasenversetzte Ansteuerung dieser Transistoren wird aus dem zur Verfügung stehenden Gleichstrom aus der Batterie ein durch Stromimpulse defi­ nierter Drehstrom bzw. drehstromähnlicher Strom erzeugt und an den Motor abgegeben. Beim Drehstrom sollen wenigstens zwei Phasen über die Stromwächter auf den Stromverlauf über­ wacht werden. Um stoßweise Batteriebelastungen zu vermeiden, und Stromspitzen auszugleichen, werden meist als Elektro­ lytkondensatoren ausgestattete Puffer- oder Glättungs­ kondensatoren verwendet. Ein Problem ergibt sich hier da­ durch, daß diese Kondensatoren eine relativ hohe Kapazität aufweisen, so daß es beim Schließen des Haupt-Ein- Aus­ schalters an den Kontakten dieses Schalters zur Lichtbo­ genbildung durch den Ladestrom der Kondensatoren kommt.

Für die Aufladung der Fahrbatterie von einem Versorgungs­ netz aus werden bisher bevorzugt eigene Bordladegeräte ver­ wendet, die eine Gleichrichterschaltung und Regeleinrich­ tungen zur Einstellung von Aufladespannung und Strom enthal­ ten. Mit einfachen Ladegeräten ist keine genaue Anpassung an die Erfordernisse der Batterie, insbesondere auf Grund der speziellen Ladekennlinie und des momentanen Ladezustan­ des möglich und es können auch nicht batterie- oder be­ triebsbedingungsabhängig verschiedene Ladeprogramme, z. B. Schnellaufladeprogramme bei Bedarf oder, wenn mehr Zeit zur Verfügung steht, Ladeprogramme, die eine besonders schonende und damit die Lebensdauer erhöhende Aufladung der Batterie ergeben, eingestellt werden.

Wenn man den Haupt-Ein-Ausschalter als Umschalter ausbildet, über den wahlweise der Motorbetrieb oder der Ladebetrieb von der Gleichrichterschaltung her geschaltet wird, besteht bei der Umschaltung in beide Schaltstellungen die Gefahr einer Lichtbogenbildung.

Damit ist der Vorschlag der EP-A 516 609, den Regler auch als Regler für die Batterie­ aufladung zu verwenden und wenigstens Teile der Motorwic­ klung und einige der Regelschalter im Ladekreis einzusetzen, nur bedingt brauchbar und es ist dort vor allem eine Auf­ trennung der Motorwicklungen für den Ladebetrieb notwendig. Das Problem der Lichtbogenbildung am Schalter bleibt be­ stehen, und es ist auch keine exakte Anpassung an die momentanen Parameter für den Ladebetrieb, insbesondere die zur Verfügung stehende Netzspannung, die Batteriespannung, die benötigte Spannung und Form des Aufladestromes usw. mög­ lich. Wird auf Ladebetrieb geschaltet, ohne daß an entspre­ chenden Steckanschlüssen eine Netzanschlußleitung angebracht ist, besteht die Gefahr gefährlicher Berührungsspannungen an diesen Netzanschlüssen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Regelschaltung der eingangs genannten Art, bei der Lichtbogenbildungen bei der Betätigung kontaktbehafteter Schalter sicher vermieden werden, der Gesamtaufwand für die Regelung des Fahr- und Ladebetriebes herabgesetzt wird, eine Regelung der Batterie­ aufladung nach verschiedenen, für den Momentanfall optimalen Aufladeprogrammen ermöglicht wird und bei der schließlich eine Batterieaufladung ohne Abschaltung oder Auftrennung der Motorwicklungen über kontaktbehaftete Schalter ermög­ licht wird. Eine Teilaufgabe der Erfindung besteht darin, bei irrtümlicher Einschaltung des Ladeprogrammes zu gewähr­ leisten, daß keine gefährlichen Berührungsspannungen an den Anschlußklemmen auftreten.

Die gestellte Hauptaufgabe wird prinzipiell dadurch gelöst, daß die Regelschaltung zu einem Ladekreis umschaltbar ist, bei dem der Regler die Aufladung der Fahrbatterie von einem anschließbaren Versorgungsnetz nach einem vorwählbaren Regelprogramm regelt, wobei wenigstens ein Puffer- oder Glättungskondensator zu einem Zwischenkreis vor den Leistungseingängen der Regelschalter geschaltet ist, mit Meßeingängen des Mikroprozessors verbundene Spannungsfühler für den Zwischenkreis und die Versorgungsnetzanschlüsse vorgesehen und wenigstens zwei Motorwicklungen ebenfalls mit Meßeingängen des Mikroprozessors verbundene Stromfühler zugeordnet sind, der Gleichrichterschaltung ein vom Regler gesteuerter Hochsetzsteller mit Induktor und Steuer­ transistor nachgeordnet ist, für den Ladebetrieb die mit den Stromfühlern verbundenen Regelschalter in den Lade­ stromkreis einschaltbar sind und der Haupt-Ein-Ausschalter und ein gegebenenfalls vorgesehener gesonderter Ein-Aus­ schalter zur Schließung des Ladestromkreises als vom Mikroprozessor gesteuerte Schalter ausgebildet sind und wenigstens ein ebenfalls gesteuerter Hilfsschalter vorge­ sehen ist, der vor dem Schließen dieses Schalters bzw. dieser Schalter Aufladestromkreise für die bei der jeweiligen Betriebsart durch dieses Schließen an den Kreis angeschalteten Puffer- oder Glättungskondensatoren schließt.

Der den Puffer- oder Glättungskondensator enthaltende Zwi­ schenkreis kann innerhalb des Gesamtbetriebes verschiedenste Funktionen erfüllen. Wie noch erläutert werden wird, kann man durch Erfassung dieses Zwischenwertes die verschie­ densten Regelparameter gewinnen und nach ihnen notwendige Nachregelungen vornehmen. Dabei ist die Spannung dieses Zwi­ schenkreises sowohl für den Motorbetrieb als auch für den Ladebetrieb von Interesse. Für den Ladebetrieb werden mit Ausnahme zusätzlicher Elemente für Spannungssetzsteller und die Gleichrichterschaltung vorwiegend Regelelemente und Meßeinrichtungen eingesetzt, die auch für den Fahrbetrieb benötigt werden bzw. beim Fahrbetrieb zur Erhöhung der Sicherheit und der Regelgenauigkeit beitragen. Durch den Spannungssetzsteller im Ladekreis wird es möglich, die Netzspannung bzw. die von ihr über die Gleichrichter­ schaltung erhaltene Gleichspannung an die Bedürfnisse anzu­ gleichen und gesondert Ladespannung und Ladestrom der Batte­ rie zu regeln, wobei Spannungs- und Stromverläufe gesondert überwacht werden können. Überdies kann eine Regelung nach der tatsächlich zur Verfügung stehenden Eingangsspannung des Netzanschlusses vorgenommen werden. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei der vorge­ sehenen Schaltung weder eine Auftrennung noch eine voll­ kommene Abschaltung der Motorwicklungen über gesonderte Schalter notwendig wird, sondern die Möglichkeit besteht, ohne Schalterbetätigung diese Motorwicklung nicht in den Aufladekreis einzubeziehen. Durch die Überbrückung der kontaktbehafteten Schalter durch Aufladekreise für die Kondensatoren werden Lichtbogenbildungen an den Kontakten sicher verhindert.

Zur Verhinderung gefährlicher Berührungsspannungen an unbe­ setzten Netzanschlüssen ist in Weiterbildung der Erfindung zwischen den Versorgungsnetzanschlüssen und dem Ein- oder Ausgang der Gleichrichterschaltung ein vom Mikroprozessor gesteuerter und nur bei auf Batterieladebetrieb gestelltem Regler und anliegender Versorgungsnetzspannung schließender Trennschalter vorgesehen.

Nach einer bevorzugten Ausführung schließt ein weiterer Spannungssetzsteller mit Induktor an den Batterieausgang an, so daß auch hier eine Spannungsangleichung möglich ist, ins­ besondere wenn die Batteriespannung unter dem Scheitelwert der maximalen Netzeingangsspannung liegen kann.

Eine weitere Erhöhung der Sicherheit und der Vermeidung von Lichtbögen ergibt sich dadurch, daß der Mikroprozessor bei seiner Einstellung auf Ladebetrieb zunächst den an den Batterieausgang anschließenden Spannungshochsetzsteller im Sinne einer Angleichung der dann am Zwischenkreis anlie­ genden, vom Spannungssetzsteller bestimmten und vom Span­ nungsfühler erfaßten Spannung an die Spitzenwerte der vom zugehörigen Spannungsfühler erfaßten Netz-Eingangsspannung ansteuert und den den Versorgungsanschlüssen zugeordneten Trennschalter erst bei erfolgter Angleichung schließt.

Auch dadurch wird gewährleistet, daß der Zwischenkreis bereits im wesentlichen an der Betriebsspannung liegt, ehe eine Betätigung von Schaltkontakten, im vorliegenden Fall des Trennschalters, der den Versorgungsanschlüssen zugeord­ net ist, erfolgt.

Zur Angleichung an unterschiedlich hohe Versorgungsnetzspan­ nungen und an die jeweiligen Bedürfnisse der Batterie beim Aufladevorgang wird in Weiterbildung der Erfindung vor­ gesehen, daß über den der Gleichrichterschaltung zuge­ ordneten Hochsetzsteller der Zwischenkreis mit einer über der Spitzenspannung der Batterie liegenden Spannung aufge­ laden, die Spannung über den Spannungsfühler des Zwischen­ kreises und der Stromverlauf über den einen Stromwächter überwacht wird und die Batterie vom Zwischenkreis aus über wenigstens einen Regelschalter, den zweiten Stromwächter und den der Batterie vorgeordneten Spannungssetzsteller ver­ sorgbar ist, wobei der Spannungs- und Stromverlauf über den Regelschalter und den Spannungssetzsteller einregelbar sind.

Die Gleichrichterschaltung und der ihr zugeordnete Hochsetz­ steller können durch entsprechende Gesamtauslegung und Re­ gelung der Ansteuerung des Transistors für die Aufnahme von weitgehend oberwellenfreiem sinusförmigem Wechselstrom ausgelegt werden. Dadurch ergibt sich auch die Möglichkeit, über Tiefsetzsteller einen weitgehend geglätteten Gleich­ strom zur Aufladung der Batterie abzugeben.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Hilfsschalter für die Puffer- und Glättungskondensatoren je zwei Wechselkon­ takte auf, die in der Arbeitsstellung dieses Hilfsschalters Ladestromkreise für die Kondensatoren und in der Ruhestel­ lung des Hilfsschalters Entladestromkreise schließen. Durch die gesonderte Ansteuerung werden Ausgleichsströme verhin­ dert und es wird auch erreicht, daß die Kondensatoren im Ruhezustand entladen sind, damit bei Schalterbetätigungen unerwünschte Entladungen über die Schaltkontakte unter Lichtbogenbildung vermieden werden. Zur Schonung der Schalt­ kontakte und insbesondere um mit kleinen Schaltern das Aus langen zu finden können in die Ladestromkreise Strombe­ grenzer, z. B. temperaturabhängige Widerstände, eingeschal­ tet werden.

Als weitere Sicherheitsmaßnahme können zur Verhinderung eines Ausgleichsstromes zwischen beim Ladebetrieb an unter­ schiedlichen Spannungen liegenden Puffer- oder Glättungs­ kondensatoren für diese getrennte Schaltkontakte am Hilfs­ schalter und wenigstens eine Sperrdiode vorgesehen werden.

Eine Gesamtvereinfachung der Regelschaltung ist dann mög­ lich, wenn von Haus aus mit bestimmten Ladebedingungen ge­ rechnet werden kann.

Bei in jedem Fall über dem Scheitelwert der maximalen Netz­ eingangsspannung liegender Batteriespannung kann auf den Tiefsetzsteller verzichtet werden und es ist dann auch mög­ lich, einen einen Regelschalter bildenden Transistor und eine Überbrückungsdiode des Reglers mit dem Induktor zu dem Hochsetzsteller zu schalten, so daß eine weitere Einsparung an Bauteilen erzielt wird.

Um bei der letztgenannten Ausführung Beeinflussungen der Steuerung beim Fahrbetrieb zu verhindern, kann ein als Filter geschalteter Hilfskondensator des Hochsetzstellers über den Trennschalter gemeinsam mit der Gleichrichterschal­ tung an- und wegschaltbar sein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise an Hand eines teilweise in Blockdarstellung gehaltenen Schaltschemas veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 ein teilweise in Blockdarstellung gehaltenes Schalt­ schema der für die vorliegende Erfindung interessie­ renden Teile der Regelschaltung,

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise eine erste Ausführungs­ variante und

Fig. 3, ebenfalls in gleicher Darstellungsweise, eine zweite Ausführungsvariante.

Aufgabe der dargestellten Regelschaltung ist es, von einem Mikroprozessor 1 der Regelschaltung aus beim Fahrbetrieb einen als Drehstrommotor 2 dargestellten Motor von einer Fahrbatterie 3 aus mit Strom zu versorgen und dabei den Motorbetrieb zu regeln und beim Ladebetrieb für die Fahr­ batterie die Aufladung dieser Batterie ebenfalls zu regeln, wobei für ein Versorgungsnetz Steckanschlüsse 4 vorgesehen sind.

Der Mikroprozessor 1 besitzt Meßeingänge, die mit Span­ nungsfühlern 3′, 5, 6 für die Spannung der Fahrbatterie 3, eines noch zu beschreibenden Zwischenkreises 7 und die Eingangsspannung an den Klemmen 4 sowie mit Stromwächtern 8, 9 verbunden sind. Ferner besitzt der Mikroprozessor Steuereingänge, über die grundsätzlich eine Einstellung auf Fahr- und Ladebetrieb erfolgt und über die beim Fahrbetrieb Fahrbefehle eingegeben werden können. Meßeingänge für Be­ triebsparameter des Fahrzeuges, also Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung, sind ebenfalls vorhanden, aber nicht dar­ gestellt.

Für den Fahrbetrieb ist ein vom Mikroprozessor 1 gesteuerter Haupt-Ein-Ausschalter 10 und ein ebenfalls vom Mikroprozes­ sor 1 gesteuerter Hilfsschalter 11 vorgesehen. Der Haupt­ schalter 10 und der Hilfsschalter 11 sind für den Fahrbe­ trieb dem Zwischenkreis 7 vorgeordnet, in dem beim Ausfüh­ rungsbeispiel ein als Elektrolytkondensator ausgebildeter Puffer- und Glättungskondensator 12 und ein weiterer Konden­ sator 13 geschaltet sind. An diesen Zwischenkreis schließt eine Brückenschaltung 14 aus je zwei Steuertransistoren 15, 16, 17, 18, 19, 20 pro Phase und diese Transistoren über­ brückenden Dioden 21-26 an. Zur Ansteuerung der Transisto­ ren 15-20 dient eine Steuer- und Überwachungseinheit 27, über die beim Motorbetrieb die Transistoren phasenversetzt durchlässig geschaltet werden, so daß die Wicklungen des Motors 2 mit phasenversetzten und entsprechend umgepolten Gleichstromimpulsen versorgt werden, die den Motor 2 ähnlich wie Drehstrom versorgen. Die Phasenströme in zwei Wicklun­ gen werden über die Stromwächter 8, 9 überwacht.

Wenn auf Fahrbetrieb geschaltet wird, dann steuert der Mikroprozessor 1 zunächst den Hilfsschalter 11 an, so daß dieser schließt. Durch das Schließen dieses Schalters werden über Ladewiderstände 28, 28′ die Kondensatoren 12, 13 des Zwischenkreises 7 und ein weiterer Kondensator 29 aufgela­ den. Wird anschließend der vom Mikroprozessor 1 gesteuerte Haupt-Ein-Ausschalter 10 für den Fahrbetrieb geschlossen, dann kann es wegen der vorher erfolgten Aufladung zu keiner Lichtbogenbildung an den Kontakten kommen. Der Fahrbetrieb erfolgt nun entsprechend den dem Mikroprozessor 1 eingegebe­ nen Fahrbefehlen nach einem vom Prozessor auf Grund dieser Befehle und der anstehenden Meßwerte ausgewählten Fahrpro­ gramm. Bei Beendigung des Fahrzustandes, d. h. wenn kein Stromfluß mehr vorhanden ist, liegen die beiden Kontaktenseiten des Haupt-Aus-Einschalters am gleichen Po­ tential, so daß dieser Hauptschalter 10 ohne Lichtbogenbil­ dung geöffnet werden kann.

Die Schaltungsanordnung ist durch zusätzliche Elemente für den Ladebetrieb ergänzt. Diese Elemente bestehen im wesentlichen aus einem den Eingangsklemmen 4 nachgeordneten Schalter 30, der wieder vom Mikroprozessor 1 gesteuert wird, einem Eingangsfilter 31 für die Wechselspannung, einer Gleichrichterschaltung 32, die mit einem Induktor 33, einem Transistor 34, einer Diode 35 und einem Kondensator 36 zu einem Hochsetzstellermodul 37 verbunden ist, bei dem ein Zweig über den Stromwächter 8 und den Induktor 33 führt und der in den Zwischenkreis 7 einspeist, einem Ein-Ausschalter 38 zur Herstellung der Leitungsverbindung mit der Fahrbatte­ rie 3, der ebenfalls vom Mikroprozessor 1 gesteuert wird und aus einem Induktor 39.

Für den Ladebetrieb bleibt der Hauptschalter 10 geöffnet. Wenn auf "Laden" geschaltet wird, dann prüft der Mikro­ prozessor 1 zunächst, ob an den Klemmen 4 eine Spannung an­ liegt und leitet nur beim Anliegen einer solchen Spannung, also besetztem Anschlußstecker, einen Aufladevorgang ein, um auf diese Weise zu gewährleisten, daß bei unbesetztem Anschlußstecker dort keine gefährlichen Berührungsspannungen auftreten. In weiterer Folge steuert der Mikroprozessor 1 das Relais 11 im Sinne eines Schließens der Kontakte an, wodurch der Zwischenkreis 7 und auch der Elektrolytkondensa­ tor 29 über die entsprechenden Aufladewiderstände 27 bzw. 28 auf Batteriespannung aufgeladen werden, so daß dann der Hauptschalter 38 für den Ladevorgang geschlossen werden kann. Dabei wird in weiterer Folge über den Spannungswächter 5 die Spannung am Zwischenkreis 7 ermittelt. Liegt diese Spannung unter der über 6 ermittelten Spitzenspannung des Versorgungsnetzes, dann wird der Hochsetzsteller, der aus der Induktivität 39, dem Transistor 20 und der Diode 25 gebildet ist, über seine Steuer- und Überwachungseinheit 27 angesteuert und der Zwischenkreis 7 wird aus der Batterie 3 auf den Spitzenwert der Netzeingangsspannung aufgeladen. Erst wenn dies erfolgt ist, wird der Schalter 30 wieder vom Mikroprozessor 1 gesteuert zugeschaltet, wobei nun wegen der Spannungsgleichheit keine Lichtbogenbildung auftreten kann.

Nach Schließen des Schalters 30 wird der Zwischenkreis 7 vom Netz her über Filter 31, Gleichrichterschaltung 32 und die Elemente des Hochsetzstellers 37 auf die Netzspannung aufgeladen. Liegt dieser Spitzenwert der Netzspannung unter dem Wert der maximalen Batteriespannung, wird nachgeregelt. Dabei wird durch eine sehr kleine Bemessung des Kondensators 13 und entsprechende Ansteuerung des Transistors 34 darauf geachtet, daß aus dem Netz ein sinusförmiger Strom mit geringem Oberwellengehalt entnommen wird. Die Stromspitzen­ werte werden über den Stromwächter 8 erfaßt. Die Motorwick­ lungen werden stromlos, da die entsprechenden Steuertran­ sistoren nicht auf Versorgung der Motorwicklung geschaltet werden.

Aus dem Induktor 39, dem Transistor 19 und der Diode 26 wird ein Tiefsetzsteller geschaltet, in den auch der Stromwäch­ ter 9 einbezogen ist und für den eine zusätzliche Steuer­ einheit 40 vorgesehen wird. Die nunmehr konstante, am Zwischenkreis 7 anliegende Spannung wird durch diesen Tiefsetzsteller auf den für die Aufladung der Batterie 3 benötigten, vom Mikroprozessor 1 vorgegebenen Wert eingestellt, wobei Spannung und Strom über 31 und 9 laufend überwacht werden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist es somit, zusammen­ fassend gesehen, nicht nötig den Zwischenkreis 7 für den Ladebetrieb aufzutrennen oder den Motor über kontaktbehaf­ tete Schalter vollkommen von den Leitungswegen zu trennen.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von jener nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß zusätzliche Maßnahmen zum Schutz der Hilfsschalter 11a, 38a und damit der Betriebssicherheit vorgesehen werden.

Die beiden Hilfsschalter 11a, 38a sind mit je drei Schaltkontakten ausgeführt, wobei der dritte Kontakt zur Herstellung einer Verbindung mit dem Minuspol der Batterie 3 dient.

Beim Hilfsschalter 11a bilden die Schaltkontakte Wechselkon­ takte, die in der Arbeitsstellung die Verbindung der Kon­ densatoren 12, 13 bzw. 29 mit der Batterie herstellen und in der Ruhestellung untereinander zur Entladung der Kon­ densatoren verbunden sind. Die Ladewiderstände 28, 28′ sind als temperaturabhängige Strombegrenzerwiderstände geschal­ tet. Eine Diode 41 verhindert einen Stromfluß, wenn beim Ladebetrieb die Kondensatoren 12, 29 an unterschiedlichem Potential liegen. Ferner ist der dritte Kontakt der Schalter über einen Zusatzwiderstand 43 verbunden. Hier ist zu be­ merken, daß der Kondensator 29 als Teil des der Batterie nachgeordneten Spannungssetzstellers geschaltet wird.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Schaltung, die dann möglich ist, wenn von vornherein feststeht, daß die Batteriespannung über dem Scheitelwert der maximalen Netzeingangsspannung liegt. Es kann hier auf den der Batterie nachgeordneten Hochsetzsteller aus Induktivität 39, Transistor 20 und Dio­ de 25 sowie auf die gesonderte Verwendung eines Kondensators 29 verzichtet werden, wobei allenfalls der Kondensator 12 entsprechend stärker dimensioniert wird. Der Hilfsschalter 38 bzw. 38a kann demgemäß ebenfalls entfallen. Es wird über­ dies möglich, den Hauptschalter 10 beim Lade- und Fahrbe­ trieb einzusetzen.

Die für die Regelung beim Ladebetrieb interessanten Spannun­ gen werden durch die Spannungsfühler 31 und 6 erfaßt, d. h. der gesonderte Spannungsfühler 5 nach den vorherigen Schaltungen entfällt. Zur weiteren Vereinfachung der Schaltung wird aus dem Steuertransistor 16, der Diode 21 und der Induktivität 33 ein Hochsetzsteller geschaltet, bei dem Ladestrom und Ladespannung durch Ansteuerung des Transistors 16 eingestellt werden können und gleichzeitig eine sinusförmige Lastaufnahme angestrebt wird. Ein Fil­ terkondensator 42, der in die Schaltung des Hochsetzstellers einbezogen ist, wird der Gleichrichterschaltung 32 nach­ geordnet. Für diesen besonderen Fall wird der Schalter 30 ebenfalls der Gleichrichterschaltung 32 und dem Kondensator 42 nachgeordnet, so daß diese Schaltelemente beim Fahr­ betrieb von der übrigen Schaltung getrennt werden.

Claims (11)

1. Regelschaltung für batteriebetriebene Fahrzeuge, die wenigstens eine Fahrbatterie und wenigstens einen Elektromo­ tor aufweisen, mit einem mit einem Mikroprozessor ausge­ statteten Regler, der mit Fühlern verbundene Meßeingänge für Betriebsparameter des Fahrzeuges, des Motors und der Fahrbatterie und Steuereingänge zur Eingabe von Betriebs­ befehlen aufweist und den Stromdurchfluß von Motorwicklungen nach von den an den Eingängen anstehenden Signalen beein­ flußten Steuerprogrammen über kontaktlose elektronische Regelschalter steuert, wobei im Versorgungskreis zwischen der Fahrbatterie und den Leistungseingängen der Regel­ schalter wenigstens ein Puffer- oder Glättungskondensator liegt, zur Abtrennung der Fahrbatterie vom Versorgungskreis ein Haupt-Ein-Ausschalter vorgesehen ist, und die Fahr­ batterie über eine Gleichrichterschaltung von einem an­ schließbaren Versorgungsnetz her aufladbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Regelschaltung zu einem Ladekreis um­ schaltbar ist, bei dem der Regler (1) die Aufladung der Fahrbatterie (3) von einem anschließbaren Versorgungsnetz (4) nach einem vorwählbaren Regelprogramm regelt, wobei wenigstens ein Puffer- oder Glättungskondensator (12) zu einem Zwischenkreis (7) vor den Leistungseingängen der Regelschalter (15-20) geschaltet ist, mit Meßeingängen des Mikroprozessors (1) verbundene Spannungsfühler (3′, 5, 6) für den Zwischenkreis (7) und die Versorgungsnetz­ anschlüsse (4) vorgesehen und wenigstens zwei Motorwicklun­ gen ebenfalls mit Meßeingängen des Mikroprozessors verbun­ dene Stromfühler (8, 9) zugeordnet sind, der Gleichrichter­ schaltung (32) ein vom Regler gesteuerter Hochsetzsteller (37) mit Induktor (33) und Steuertransistor (34) nach­ geordnet ist, für den Ladebetrieb die mit den Stromfühlern (8, 9) verbundenen Regelschalter in den Ladestromkreis einschaltbar sind und der Haupt-Ein-Aus-schalter (10) und ein gegebenenfalls vorgesehener, gesonderter Ein-Ausschal­ ter (38) zur Schließung des Ladestromkreises als vom Mikroprozessor (1) gesteuerte Schalter ausgebildet sind und wenigstens ein ebenfalls gesteuerter Hilfsschalter (11) vorgesehen ist, der vor dem Schließen dieses Schalters (10) bzw. dieser Schalter (10, 38) Aufladestromkreise für die bei der jeweiligen Betriebsart durch dieses Schließen an den Kreis angeschalteten Puffer- oder Glättungskondensatoren (12, 13, 29) schließt.

2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Versorgungsnetzanschlüssen (4) und dem Ein- oder Ausgang der Gleichrichterschaltung (31, 32) ein vom Mikroprozessor (1) gesteuerter und nur bei auf Batterieladebetrieb gestelltem Regler (1) und anliegender Versorgungsnetzspannung schließender Trennschalter (30) vorgesehen ist.

3. Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (1) bei seiner Einstellung auf Ladebetrieb zunächst den an den Batterieaus­ gang angeschlossenen Hochsetzsteller (37) im Sinne einer Angleichung der dann am Zwischenkreis (7) anliegenden, vom Spannungssetzsteller bestimmten und vom Spannungsfühler (5) erfaßten Spannung an die Spitzenwerte der vom zugehörigen Spannungsfühler (6) erfaßten Netz-Eingangsspannung ansteuert und den den Versorgungsanschlüssen (4) zugeordneten Trenn­ schalter (30) erst bei erfolgter Angleichung schließt.

4. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Spannungssetzsteller (19, 26, 39) mit Induktor (39) an den Batterieausgang anschließt.

5. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß über den der Gleichrichterschal­ tung (32) zugeordneten Hochsetzsteller (37) der Zwischen­ kreis (7) mit einer über der Spitzenspannung der Batterie (3) liegenden Spannung aufgeladen, diese Spannung über den Spannungsfühler (5) des Zwischenkreises (7) und der Stromverlauf über den einen Stromwächter (8) überwacht wird und die Batterie (3) vom Zwischenkreis (7) aus über wenigstens einen Regelschalter (19), den zweiten Strom­ wächter (9) und den der Batterie vorgeordneten Spannungs­ setzsteller (19, 26, 39) versorgbar ist, wobei der Spannungs- und Stromverlauf über den Regelschalter und den Spannungssetzsteller einregelbar sind.

6. Regelschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gleichrichterschaltung (32) und der ihr zugeordnete Hochsetzsteller (37) durch entsprechende Gesamt­ auslegung und Regelung der Ansteuerung des Transistors (34) für die Aufnahme von weitgehend oberwellenfreiem sinus­ förmigem Wechselstrom ausgelegt sind.

7. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter (11a) für Puffer- und Glättungskondensatoren (12, 29) je zwei Wechsel­ kontakte aufweist, die in der Arbeitsstellung des Hilfsschalters Ladestromkreise für die Kondensatoren und in der Ruhestellung des Hilfsschalters Entladestromkreise schließen.

8. Regelschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die Ladestromkreise Strombegrenzer, insbe­ sondere temperaturabhängige Widerstände (28, 28′) einge­ schaltet sind.

9. Regelschaltung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung eines Ausgleichsstromes zwischen beim Ladebetrieb an unterschiedlichen Spannungen liegenden Puffer- oder Glättungskondensatoren (12, 29) für diese getrennte Schaltkontakte am Hilfsschalter (11a) und wenigstens eine Sperrdiode (41) vorgesehen sind.

10. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß bei in jedem Fall über dem Scheitelwert der maximalen Netzeingangsspannung liegen­ der Batteriespannung ein einen Regelschalter (16) bildender Transistor und eine Überbrückungsdiode (21) des Reglers (14) mit dem Induktor zu dem Hochsetzsteller geschaltet sind (Fig. 3).

11. Regelschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß ein als Filter geschalteter Hilfskondensator (42) des Hochsetzstellers (16, 21, 33, 42) über den Trennschal­ ter (30) gemeinsam mit der Gleichrichterschaltung (31, 32) an- und wegschaltbar ist.