DE3126314A1

DE3126314A1 - Einrichtung zur ladung einer sich auf einem fahrzeug mit linearantrieb befindlichen batterie

Info

Publication number: DE3126314A1
Application number: DE19813126314
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Holweck; Rembert Dipl.-Ing. 1000 Berlin Johannknecht
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1983-01-13

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ladung einer sich auf einem Fahrzeug mit Linearantrieb befindlichen Batterie gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs 1.

Zur Stromversorgung von Fahrzeugen mit Linearantrieb werden Batterien benötigt. Zur Aufladung der Batterien kann eine Reihe von Lineargeneratorwicklungen verwendet werden, denen ausgangsseitig parallelgeschaltete Gleichrichter nachgeschaltet sind. Die Ausgangsleitungen führen auf die zu ladende Batterie, wobei in die Zuleitung zum positiven Batteriepo.l eine Diode in Durchlaßrichtung liegt. Der Ladevorgang läßt sich durch einen parallel zur Batterie und Diode liegenden Transistor steuern, dessen Basis mit einer Impulsfolge bestimmter Impulsfolgefrequenz und variabler Impulsbreite zugeführt wird.

Ist der Transistor leitend, steigt der Strom durch die Induktivität der Lineargeneratorwicklungen bis zu einem festen Wert (Kurzschlußstrom) an. Durch die Diode wird verhindert, daß sich die Batterie über den Transiäjor entladen kann. Wird der Transfer gesperrt, fließt der Strom durch die Induktivität weiter.

Durch Vergleich des Batteriestroms mit einem Sollwert kann man über einen Regler das Tastverhältnis solange ändern, bis beide Werte übereinstimmen. Ist der Batteriestrom zu klein, wird das Tastverhältnis so geändert, daß die Einschaltzeit des Transistors verringert wird.

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Wird der Istwert nicht erreicht, bleibt also der Transistor immer gesperrt. Da die in die Lineargenerator-Wicklungen induzierte Spannung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist, funktioniert diese Regelung nur im oberen Geschwindigkeitsbereich.

Gleiches gilt für eine Batteriespannungsregelung, bei der vor Erreichen eines vorgegebenen Sollwerts das Regler-Ausgangssignal abnimmt, dadurch die Einschaltzeit des Transistors vergrößert und somit der Batteriestrom verringert wird.

Wenn man im unteren Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs, d.h. geringer induzierter Spannung in den Lineargenerator-Wicklungen, auch dann durch Choppen einen Strom in die Batterie ermöglichen will, wenn die Lineargeneratorspannung kleiner als die Batteriespannung ist, ist eine Impulsfolgefrequenz notwendig, die größer als die jeweilige Lineargeneratorfrequenz ist, im Unterscheid zur notwendigen Impulsfolgefrequenz im oberen Geschwindigkeitsbereich. Verwendet man eine geeignet große Impulsfolgefrequenz über den unteren Geschwindigkeitsbereich, so ist, wie Messungen ergaben, für jede Geschwindigkeit bzw. Eingangsspannung ein bestimmtes Tastverhältnis notwendig, um den maximalen Ladestrom zu ermöglichen. Aus den Messungen ergab sich ferner, daß die Einschaltzeit des Transistors mit wachsender Geschwindigkeit auf Null abnehmen muß, um den maximalen Strom zu erzielen; dies im Widerspruch zur beschriebenen Regelung im höheren Geschwindigkeitsbereich. Deshalb muß im unteren Geschwindigkeitsbereich eine Mindesteinschaltzeit des Transistors vorgegeben werden.

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Zur Durchführung der beschriebenen Steuerung ist die Herleitung eines Geschwindigkeitssignals notwendig» Die Herleitung der Geschwindigkeit aus dem Eingangssignal des Gleichstromstellers ist aber nur mit einem sehr großen Aufwand möglich, da beim Choppen diese Spannung eine Recht eck spannung ist, deren Amplitude der Batteriespannung entspricht und deren Frequenz und Tastverhältnis mit der Impulsfolgefrequenz übereinstimmt.

Auch aus einem langer andauernden Kurzschlußstrom durch den Transistor läßt sich die Geschwindigkeit nicht ermitteln, da er bei einer Geschwindigkeit von über 20 km/h von- der Geschwindigkeit unabhängig ist, und er bei "unterschiedlichen Phasenlagen der Lineargeneratorströme ein Gleichstrom ist und daher die Eingangsfrequenz, die proportional der Geschwindigkeit ist, nicht bestimmt werden kann.

Eine externe Geschwindigkeitsfeststellung durch das Fahrzeug selbst ist für Schwebefahrzeuge sehr aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Ladung einer sich auf einem Fahrzeug mit Linearantrieb befindlichen Batterie anzugeben, bei der die Ladung der Batterie auch dann noch möglich ist, wenn die Lineargeneratorspannung unter die Batteriespannung sinkt, ohne, daß eine besondere Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erforderlich ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 -angegebenen Merkmale gelöst.

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Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.

In der Figur sind mit WV, und wV^ zwei Lineargeneratorwicklungen bezeichnet, in die jeweils eine Spannung U₀ induziert wird; R_Q und L_Q sind die Ohmschen und induktiven Widerstände der Generatoren. Die Lineargeneratorwicklungen speisen Brückengleichrichter G-^j und G₂, die ausgangsseitig parallelgeschaltet sind und eine Gleichspannung U_CIt am Eingang des nachfolgenden Gleichstromstellers GSiP (Klemmen K,., Kp) ergeben. In der Regel wird eine Reihe, z.B. 10 Stück, solcher Lineargeneratorwicklungen benutzt; in der Figur sind der Einfachheit halber nur zwei dargestellt. Da die Phasenlage der Wechselströme zueinander nicht gleich ist, kann mit einem Ausgangsgleichstrom mit nicht allzu großer Welligkeit gerechnet werden.

An die Klemmen K_x. und Kp ist die Batterie B angeschlossen; die Batteriespannung ist mit Ug bezeichnet. Dabei ist in die Zuleitung zum positiven Batteriepol eine Diode D in Durchlaßrichtung geschaltet; parallel zu der Reihenschaltung von Diode und Batterie ist ein Transistor 1 geschaltet.

Zur Steuerung des Transistors 1 ist ein Grenzwertschalter 2 vorgesehen, dessen Ausgang auf eine in ihrer Schaltdauer veränderlich einstellbare monostabile Kippstufe 4· führt. Der negierte Ausgang dieser Kippstufe führt über ein ODER-Glied 6 auf die Basis des Transistors 1.

Dem Grenzwertschalter 2 wird die Differenz zwischen dem Transistorstrom I^ und einem in einem Sollwert-

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geber 3 erzeugten, einstellbaren Sollwert Ig* für den Transistorstrom zugeführt.

Bei diesem Gleichstromsteller wird nur der Momentanwert des Transistorstromes Irr überwacht. Erreicht er den eingestellten Wert Ig*, gibt der Grenzwertschalter ein Ausgangssignal ab; die positive Flanke des Signalwechsels stößt die monostabile Kippstufe 4 an, die während ihrer eingestellten Schaltdauer ein Ausgangssignal abgibt. Die anschließende legierung dieses Signals bewirkt, daß der Transistor während dieser Schaltdauer gesperrt ist.

Durch das wiederholte Einschalten des Transistors erreicht man auch dann ein Laden der Batterie, wenn U_B<U_oist.

Der Transistor wird auch im oberen Geschwindigkeitsbereich für eine bestimmte Mindestzeit leitend.

Die eingestellte Aus-Zeit des Transistors bestimmt in diesem Bereich im wesentlichen die Taktfrequenz. Dies läßt sich für eine Überwachung des Gleichstromstellers auswerten.

Um das Gasen der Batterie zu vermeiden, wird die Batteriespannung einem Trigger 5 zugeführt, dem ferner durch einen Grenzwertgeber ein bestimmter, einstellbarer Maximalwert U~ für die Batteriespannung zugeführt wird.

Der Ausgang des Triggers 5 führt auf das ODER-Glied 6. Ist ü-ß ~ ^Bm » gibt der Trigger ein Ausgangs signal ab, wodurch der Transistor über das ODER-Glied eingeschaltet und damit der Ladestrom abgeschaltet wird.

Leerseite

Claims

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Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
Theοdor-Stern-Kai 1

Frankfurt 70

Kronacher/schb B 81/46

24.06.81

Einrichtung zur Ladung einer sich auf einem Fahrzeug mit Linearantrieb befindlichen Batterie

Patentansprüche

/ 1. !Einrichtung zur Ladung einer sich auf einem Fahrzeug

\ /mit Linearantrieb befindlichen Batterie, bei der

eine Beihe von Lineargenerator-Wicklungen über einzelne Brückengleichrichter in einen Gleichstromsteller einspeisen, die Brückengleichrichter ausgangsseitig parallelgeschaltet sind, zwischen die Zuleitungen zur Batterie ein Schalttransistor gelegt ist und in die Zuleitung zum positiven Pol der Batterie und dem Transistor-Anschlußpunkt eine Diode in Durchlaßrichtung eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grenzwertschalter (2) vorgesehen ist, dessen Ausgang auf eine in ihrer Schaltdauer veränderlich einstellbaren monostabilen Kippstufe (4-) führt, der negierte Ausgang dieser

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Kippstufe mit der Basis des Schalttransistors (1) verbunden ist und dem Grenzwertschalter (2) die Differenz zwischen dem Transistorstrom (Ijr) und einem Transistorstrom-Sollwert (I-p-*) zugeführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ausgang (4-) und Basis des Schalttransistors (1) ein ODER-Glied (6) eingefügt ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Triggers (5) verbunden ist, dem die Batterie spannung Ug und ein maximaler Batteriespannungswert U"-™^ zugeführt wird und der ein Ausgangssignal abgibt, wenn Ug^ U~ ist.