DE3049305C2

DE3049305C2 - Batterieladevorrichtung

Info

Publication number: DE3049305C2
Application number: DE3049305A
Authority: DE
Inventors: Youji Higashiyamato Tokio/Tokyo Matsuyama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1979-12-29
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1985-01-31
Also published as: DE3049305A1; FR2472864B1; JPS56101151U; FR2472864A1; GB2068660A; GB2068660B; US4368417A

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieladevorrichtung mit einem von einem Motor variabler Drehzahl angetriebenen Generator und einem auf die Erregerwicklung des Generators wirkenden Spannungsregler mit Schaltverhalten.

Bei einer bekannten Batterieladevorrichtung dieser Art (DE-OS 27 25 785) wird die Regelspannung des Spannungsreglers zur Erhöhung der Generatorleistung so geregelt, daß ein Mindestwert der Regelspannung nicht unterschritten wird.

Ferner ist eine Batterieladevorrichtung bekannt (DE-AS 11 69 567), bei welcher zur Regelung der Generatorspannung dem über die Erregerwicklung des Generators wirkenden Spannungsregler ein drehzahlproportionales Zusat/.signal zugeführt wird.

Hei diesen bekannten Raiicricladcvorrichtungcn kann es vorkommen, daß der Generator durch die induzierte Generatorspannung überlastet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterieladevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher zur Verhinderung einer Überlastung des Generators die induzierte Generatorspannung bei hohen Drehzahlen auch dann beschränkt wird, wenn der Spannungsregler aufgrund der zu niedrigen Spannung einer teilentladenen Batterie durchgesteuert ist

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schaltung Impulssignale vcrbestiramter Dauer mit einer der Umlaufgeschwindigkeit des Motors proportionalen Frequenz dem Spannungsregler über eine logische Verknüpfung derart zuführt daß während der Dauer der Impulse der Erregerstrom abgeschaltet ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird von einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit des Motors an der Ausgangsstrom des Generators mit zunehmender Umiaufgeschwindigkeit des Motors vermindert auch wenn die Batterie teilentladen ist. Damit wird eine Überlastung des Generators und seine daraus resultie-

rende Überhitzung vermieden.

Es ist an sich bekannt einem Generator bei Verwendung eines Schaltreglers Impulssignale zuzuführen und mit dem Regelsignal logisch zu verknüpfen (US-PS 32 39 746).

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft den Aufbau der Impulsschaltung. Eine derartige Schaltung zur Umwandlung von Signalen, die von einem mit einer Turbinenwelle gekoppelten Meßgeber erhalten werden, in Rechteckimpulssignale vorbestimmter Dauer mit drehzahlproportionaler Frequenz ist an sich bekannt (Siemens-Zeitschrift 42 (1968), Seiten 750f).

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die dazu dient die Spannungsregelung nur oberhalb einer vorbestimmten Umlaufgeschwindigkeit des Motors wirksam werden zu lassen; auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit des Generators nicht vermindert, wenn der Motor mit kleiner oder mittlerer Geschwindigkeit umläuft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung;

F i g. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung; und

F i g. 3 ein Diagramm mit Ausgangsstrom-Kennlinien eines Generators relativ zur Umlaufgeschwindigkeit des Motors, wobei Kurve A die herkömmliche Kennlinie, Kurve B die Kennlinie gemäß der ersten Ausführungsform und Kurve Cdie Kennlinie gemäß der zweiten Ausführungsform wiedergeben.

Bei der ersten Ausführungsform in F i g. 1 besteht ein fremderregter Generator aus einer Statorspule (1), einer Erregerspule 2, einem durch den Motor angetriebenen Rotor sowie einem Gleichrichter 3. Die Erregerspu-Ie 2 und der Gleichrichter 3 sind über einen Hauptschalter 4 mit einer Batterie 5 verbunden.

Ein erster npn-Schalttransistor 6 ist mit der Erdungsseite der Erregerspule 2 verbunden, ein Widerstand 7 ist mit der Basis des Transistors 6 verbunden, um eine Vorspannung an ihn anzulegen, und der Widerstand 7 ist über einen zweiten npn-Schalttransistor 8 geerdet.

Ferner sind Spannungsteilungswiderstände 9, 10 zur Erzeugung einer Vorspannung mit der Basis des zweiten .Schalttransistors 8 verbunden, und eine Zenerdiodc

M 11 ist /wischen die Basis ties /weiten Transistors H und die Spannungslcilungswidersländc eingefügt. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Widerstand zur Einstellung der Vorspannung.

Ein Oszillator 13 und ein Signalgenerator 14 sind mit der Basis des zweiten Schalttransistors 8 verbunden.

Der Signalgenerator 14 weist eine Eingangsklemme 15 auf zur Lieferung von Ausgangssignalen von dem Generator oder von einem anderen Signalgenerator, der mit der Kurbelwelle des Motors gekoppelt ist. An der Eingangsklemme 15 liegt ein Signal a an mit einer sinusförmigen Wellenform und einer Frequenz, die der Umlaufgeschwindigkeit des Motors proportional ist Die Signale a werden durch eine Diode 16 gleichgerichtet, durch einen Transistor 17 in Rechteckwellen umgeformt und in differenzierte Wellenformen umgewandelt durch eine Differenzierschaltung 20, die aus einem Kondensator 18 und einem Widerstand 19 besteht Schließlich werden aus den Signalen der differenzierten Wellenformen Signale b einer negativen Wellenform durch eine Diode 21 erzeugt und als Ausgangssignale des Signalgenerators 14 geliefert

Der Oszillator 13 besteht aus einem monostabilen Multivibrator 22, der die Signale b als Eingangssignale erhält, einem ersten SignaJinverter 23 zum Invertieren und Stabilisieren der Ausgangssignale des Multivibrators 22 sowie einem zweiten Signalinverter 24 zum Wiederinvertieren der Ausgangssignale des Signalinverters 23. Im Normalzustand, wenn kein Eingangssignal vorhanden ist, bleibt ein erster Transistor 25i in dem Multivibrator 22 leitend, und ein zweiter Transistor 25₂ bleibt nichtleitend. Bei Erhalt des Ausgangssignals b des Signalgenerators 14 über die Basis wird der erste Transistor 25i nichtleitend gemacht, und der zweite Transistor 25₂ wird leitend gemacht. Die Transistoren 25, und 25₂ kehren dann in ihre Anfangszustände zurück nach einer vorbestimmten Zeit f (zum Beispiel 1,5 ms), die durch die Zeitkonstante eines Kondensators 26 und eines Widerstandes 27 bestimmt wird.

Folglich liefert der erste Transistor 25i bei Erhall jedes Signals bein Impulssignal cvorbestimmter Dauer t über den Kollektor. Das Ausgangssignal wird durch den ersten Signalinverter 23 invertiert und wird durch den zweiten Signalinverter 24 wieder invertiert. Schließlich wird das Signal c als Ausgangssignal des Oszillators 13 geliefert und der Basis des zweiten Schalttransistors 8 zugeführt.

In der so aufgebauten Vorrichtung wird bei geschlossenem Hauptschalter 4 an die Basis des ersten Schalttransistors 6 über den Widerstand 7 eine Vorspannung angelegt. Der Transistor 6 wird leitend gemacht, und die Erregerspule 2 wird mit einem Strom beschickt und erregt. Wenn der die Erregerspule 2 aufweisende Rotor durch den Motor gedreht wird, wird in der Statorspule 1 ein Wechselstrom erzeugt; dieser wird durch einen Gleichrichter 3 in einen Gleichstrom gleichgerichtet und der Batterie 5 zugeführt. Wenn die Batterie 5 elektrisch geladen wird, steigt die Batteriespannurig allmählich an. Wenn die durch die Widerstände 9. 10 geteilte Spannung größer wird als eine Spannung, die durch die Zenerdiode 11 festgelegt ist, wird die Vorspannung über die Zenerdiode 11 an die Basis des zweiten Schalttransistors 8 angelegt, und der Transistor 8 wird leitend gemacht. Daher wird das Basispotential des ersten Schalttransistors 6 vermindert. Und zwar wird der Transistor 6 nichtleitend gemacht und unterbricht den Strom, der in die Erregerspule 2 fließt. Dementsprechend hört die Statorspule 1 auf. Elektrizität zu erzeugen. Daher erzeugt der Generator Strom, wenn die Batteriespannung kleiner ist als die durch die Widerstände 9,10 und durch die Zenerdiode 11 festgelegte Spannung, und hört auf. Strom zu erzeugen, wenn die Batteriespannung größer ist als die festgelegte Spannung.

Wenn der Motor läuft, werden Impulssignale b durch den Signalgenerator 14 in einer der Umlaufgeschwindigkeit des Motors proportionalen Frequenz erzeugt

und dem Oszillator 13 zugeführt, welcher Rechteckwellenimpulse c entsprechend den Impulssignalen b erzeugt Die Rechteckwellenimpulse c werden der Basis des zweiten Schalttransistors & zugeführt Daher wird der Transistor 8 bei Erhalt jedes Impulses c leitend und der erste Transistor 6 nichtleitend so daß der in die Erregerspule 2 fließende Strom unterbrochen wird.

Die Frequenz der durch den Oszillator 13 erzeugten Rechteckwellenimpulse c ist der Umlaufgeschwindigkeit des Motors proportional. Daher wird die Zeitdauer, während der der zweite Schalttransistor 8 innerhalb der Zeitperiode leitend bleibt, also die Dauer, während der der erste Schalttransistor 6 nichtleitend bleibt, mit der Zunahme der Umlaufgeschwindigkeit des Motors verlängert, und der in die Erregerspule 2 fließende Erregerstrom wird vermindert Dementsprechend nimmt der Ausgangsstrom des Generators mit der Zunahme der Umlaufgeschwindigkeit des Motors ab, nachdem ein Maximalwert erreicht worden ist, wie durch die Kurve B in F i g. 3 angedeutet.

Folglich wird verhindert, daß die Batterie stark geladen wird, wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit läuft Anders ausgedrückt wird verhindert, daß er übermäßig heiß wird.
F i g. 2 stellt eine zweite Ausführungsform dar, welche aus der erwähnten ersten Ausführungsform sowie dem Aufbau besteht, der nachfolgend beschrieben wird. Und zwar ist ein Frequenz-Spannungsumsetzer 29 über einen dritten Signalinverter 28 mit dem Kollektor des zweiten Transistors 25₂ des monostabilen Multivibrators 22 verbunden, ein aus einer Schmittschaltung bestehender Komparator 30 ist mit dem Umsetzer 29 verbunden, und ein Gatterschaltkreis 31 ist mit dem Komparator 30 verbunden. Der Galterschaltkreis 31 ist in einer Signalschaltung vorgesehen, welche den Oszillator 13 mit dem zweiten Schalttransistor 8 verbindet.

Das am Kollektor des zweiten Transistors 25₂ erzeugte Ausgangssignal entspricht demjenigen, welches durch Invertieren des Ausgangssignal am Kollektor des ersten Transistors 25| erhalten wird. Das Ausgangssignal des zweiten Transistors 25₂ wird durch den dritten Signalinverter 28 invertiert. Folglich werden von dem dritten Signalinverter 28 Ausgangssignale d erzeugt, welche die gleiche Wellenform und Frequenz wie die Ausgangssignale cdes ersten Transistors 25| aufweisen.

Die Signale d dienen als zweite Ausgangssignale des Oszillators 13 und werden als Eingangssignale dem Frequenz-Spannungs-Umsetzer 29 der nächsten Stufe zugeführt.
Der Umsetzer 29 besteht aus einem Kondensator 32 und einem Widerstand 33, welche die Eingangssignale d in Spannungs-Wellenformen e entsprechend der Frequenz der Signale d umwandeln. Da die zweiten Ausgangssignale ddes Oszillators 13 eine Frequenz haben, die der Umlaufgeschwindigkeit des Motors proportional ist, wird die Ausgangsspannung des Umsetzers 29 der Umlaufgeschwindigkeit des Motors proportional.

Das Ausgangssignal e des Umsetzers 29 wird dem komparator 30 zugeführt, in welchem ein erster Transistor 34i nichtleitend gemacht wird, wenn das Eingangs-

b5 signal c eine kleine Spannung hat. Daher wird ein zweiter Transistor 34₂ über Widerstände 35|, 35₂, 35j mit Strom beschickt und leitend gemacht, wodurch ein dritter Transistor 34j mit einem Basisstrom beschickt und

leitend gemacht wird. In diesem Fall erhält der erste Transistor 34| eine konstante, durch Widerstände 354 und 35s bestimmte Spannung. Daher wird der erste Transistor 34| nichtleitend gehalten, bis die Spannung der Eingangssignale e größer wird als die Emitterspannung des ersten Transistors 34|. Folglich werden der zweite und der dritte Transistor 342 bzw. 34) leitend gehalten, und der Transistor in dem Gatterschaltkreis 31 wird durch das Ausgangssignal von dem Kollektor des dritten Transistors 34j leitend gemacht. Die ersten Ausgangssignale cdes Oszillators 13 werden in dem Gatterschaltkreis 31 kurzgeschlossen und nicht dem Schalttransistor 8 zugeführt.

Wenn jetzt die Umlaufgeschwindigkeit des Motors über den festgelegten Wert ansteigt und die Spannung der Ausgangssignale e des Umsetzers 29 größer wird als die Emitterspannung des ersten Transistors 34| des Komparators 30, wird der Transistor 34| leitend gemacht, der zweite und der dritte Transistor 34₂ bzw. 343 werden nichtleitend gemacht, und der Transistor in dem Gatterschaltkreis 31 wird nichtleitend gemacht. Dementsprechend werden die ersten Ausgangssignale cdes Oszillators 13 nicht in dem Gatterschaltkreis 31 kurzgeschlossen, sondern werden der Basis des zweiten Schalttransistors 8 zugeführt. Von diesem Moment an wird der in die Erregerspule 2 fließende Erregerstrom mit zunehmender Umlaufgeschwindigkeit des Motors vermindert. Wie durch die Kurve C in F i g. 3 angedeutet, nimmt der Ausgangsstrom des Generators überhaupt nicht ab, bis die Motorgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert Nx erreicht, welcher der Schwellenspannung des ersten Transistors 34i des Komparators 30 entspricht, aber beginnt abzunehmen, wenn die vorbestimmte Laufgeschwindigkeit Nx überschritten wird. Daher wird die Leistungsfähigkeit des Generators nicht vermindert, wenn der Motor mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit läuft.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

40

45

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Batterielade vorrichtung mit einem von einem Motor variabler Drehzahl angetriebenen Generator und einem auf die Erregerwicklung des Generators wirkenden Spannungsregler mit Schaltverhalten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (13, 14) Impulssignale (c) vorbestimmter Dauer mit einer der Umlaufgeschwindigkeit des Motors proportionalen Frequenz dem Spannungsregler über eine logische Verknüpfung derart zuführt, daß während der Dauer der Impulse der Erregerstrom abgeschaltet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (13, 14) einsn Signalgenerator (14) zur Umwandlung der vom Motor erhaltenen Signale (a) in Impulssignale (b) mit einer der Umlaufgeschwindigkeit des Motors proportionalen Frequenz sowie einen Oszillator (13) zur Umwandlung der Impulssignale (b) in die Impulssignale (c) vorbestimmter Dauer umfaßt

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Oszillator (13) einen monostabilen Multivibrator (22) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Oszillator (13) und den Spannungsregler ein Gatterschaltkreis (31) zwischengeschaltet ist und zu dessen Steuerung eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, um die Impulssignale (c) vom Oszillator (13) zu sperren, bis die Umlaufgeschwindigkeit des Motors einen vorbestimmten Wert erreicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung einen Frequenz-Spannungs-Umsetzer (29) zur Umwandlung der Frequenz von Ausgangssignalen (d) des Oszillators (13) in eine Spannung sowie einen Komparator (30) umfaßt, welcher den Gatterschaltkreis (31) sperrt, wenn die Ausgangsspannung des Umsetzers (29) kleiner ist als ein Wert, der dem vorbestimmten Wert der Umlaufgeschwindigkeit entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (30) eine Schmitt-Schaltung umfaßt.