DE3204901A1 - Batterielade- und motorsteuer-einrichtung - Google Patents

Batterielade- und motorsteuer-einrichtung

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DE3204901A1
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DE19823204901
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Dennis Malcolm Swinton Manchester Jones
Keith Shifnal Shropshire Pacey
Michael Bolton Lancashire Smith
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Chloride Group Ltd
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Chloride Group Ltd
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Description

11189/Dr.v.B./Lö
CHLORIDE GROUP PUBLIC LIMITED COMPANY 52 Grosvenor Gardens, London SWlW OAU, England
Batterie- und Motorsteuer-Einrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hinrichtung zum Laden einer Batterie und zum Steuern einer von der Batterie gespeisten Last, wie eines Elektromotors.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine kombinierte Schaltung zur Batterieladung und zur Last- oder Motorsteuerung angegeben werden, die eine einfache Anordnung zum Umschalten vom Ladebetrieb auf den Steuerbetrieb aufweist.
Gemäß der Erfindung enthält ein Batterielade- und Laststeuergerät, insbesondere Motorsteuergerät, einen Ladetransformator, einen Zerhacker, insbesondere Transistorzerhacker, eine Schaltvorrichtung, die den Zerhacker ent- weder für ein Zerhacken des Transformatorstroms beim Ladebetrieb oder zum Zerhacken des zu Lastklemmen fließenden Stromes in einem Steuerbetrieb schaltet, und Zwei Logikschaltwerke zum Steuern des Zerhackers, von denen das eine im Ladebetrieb und das andere im Steuerbetrieb verwendet wird.
Der Zerhacker enthält zweckmäßigerweise eine Bank von Transistoren, die entsprechend dem benötigten Strom parallel geschaltet sind.
35
Bei der Lade-Steuer-Einrichtung ist die Batterie zweckmäßigerweise über den Transformatorausgang geschaltet
und mit der einen der Lastklemmen verbunden, der Zerhacker kann dann entsprechend dem Betriebszustand der Schaltvorrichtung entweder in Reihe mit der Transforma*- tor-Primärwicklung oder zwischen die Batterie und die andere Lastklemme geschaltet sein.
Die Lade-Steuer-Einrichtung enthält zweckmäßigerweise außerdem einen Gleichstrommotor, vorzugsweise einen Haupt- oder Reihenschlußmotor, mit einer Vorrichtung, durch die das Feld je nach dem gewünschten Drehsinn mit der einen oder anderen Polung dem Anker in Reihe geschaltet werden kann.
Während des Ladens soll der Zerhacker vorzugsweise mit Überschallfrequenz, z. B. einer Frequenz von 30 kHz arbeiten, so daß er kein hörbares Geräusch erzeugt und als Transformator ein kleiner und kompakter Hochfrequenztransformator verwendet werden kann.
Die Steuerung des Stromflußes zur Last kann mit einer Zerhackerfrequenz erfolgen, die ausreicht, um die Welligkeit klein genug zu halten, jedoch im allgemeinen nicht über 1 kHz liegen dürfte und die Zerhackung kann durch das Logikschaltwerk in Abhängigkeit von dem gemessenen Motorstrom in Relation zum Lastbedarf gesteuert werden.
Das Logikschaltwerk für das Aufladen kann das Zerhacken in Abhängigkeit vom Ladestrom und der Batteriespannung steuern und ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß es diese Parameter konstant zu halten strebt.
Die Erfindung läßt sich auf die verschiedenste Weise in die Praxis umsetzen und im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden, die ein Schaltbild einer Einrichtung zur Aufladung einer Batterie und Steuerung eines Gleichstrom-Hauptschlußmotores darstellt.
"·"·· " "·· 320490
-δ-Die dargestellte- Lade-Steuer-Einrichtung arbeitet mit einer 24-Volt-Batterie 11, die durch einen Kondensator 12 überbrückt ist. Die positive Seite der Batterie ist mit der einen Klemme eines Ankers 13 eines Gleichstrommotors und außerdem über eine Induktivität 14 und eine Halbweg-Gleichrichterdiode 16 mit der einen Seite einer Sekundärwicklung 15 eines Hochfrequenztransformators verbunden. Die andere Seite der Batterie ist an die andere Seite der Sekundärwicklung 15 angeschlossen.
Der Gleichstrommotor hat eine Feldwicklung 17, die dem Anker 13 mit beliebiger Polung durch Schließen eines Vorwärtslauf'- oder Rückwärtslauf-Schalters 18 bzw. 19 in Reihe geschaltet werden kann. Die Schalter 18, 19 verbinden den Motor mit den Kollektoren einer Bank von parallel geschalteten Transistoren 21, von denen der Einfachheit halber nur einer dargestellt ist.
Im Steuerbetrieb sind die Emitter der Transistoren über einen Umschalter 22 mit der anderen Seite der Batterie 11 verbunden.'
Im Ladebetrieb wird eine Primärwicklung 25 des Transformators von einer einphasigen zu einer 40-Volt-Netzspannung über einen Vollweggleichrichter 24 gespeist. Der Primärkreis des Transformators wird durch die als Zerhacker arbeitenden Transistoren 21 geschlossen, wenn sich der Umschalter 22 in seiner Lade-Stellung befindet.
Die Anordnung ist so getroffen, daß der die Transistoren 21 enthaltende Zerhacker während des Ladens an die Transformator-Primärwicklung 25 ein hochfrequentes alternierendes Rechteckimpuls-Eingangssignal liefert und die entsprechende Sekundärspannung wird durch die Diode 16 gleichgerichtet und dient zum Aufladen der Batterie 11. Während des Steuerbetriebes ist der Stromkreis der Primärwicklung 25 des Transformators offen und die Batterie
ist mit den Motorklemmen über den gleichen Zerhacker (Transistoren 21) verbunden, der nun zur Steuerung des Motorstromes dient.
Der Zerhacker 21 wird durch einen Treiber 26 gesteuert, der im Ladebetrieb bei entsprechender Einstellung eines Umschalters 27 durch ein Lade-Logikschaltwerk 28 gesteuert wird, welches wiederum entsprechend dem Ladestrom und der Batteriespannung mit Überschallfrequenz gesteuert wird. Beim Steuerbetrieb wird der Treiber 26 durch ein Steuer-Logikschaltwerk·29 gesteuert, um den Motorstrom mit dem gewünschten Mittelwert oder Tastverhältnis bei einer Zerhackungsfrequenz von etwa 1 kHz zu zerhacken. Die beiden Logikschaltwerke 28 und 29 haben eine gemeinsame Leistungsquelle 31.
Der Transformator hat ferner eine Tertiärwicklung 32, die in Reihe mit einer Diode 33 einem Kondensator 34 parallel geschaltet ist, der seinerseits dem Ausgang des Vollweggleichrichters 24 parallel geschaltet ist. Diese Wicklung ermöglicht das Zirkulieren eines Stromes, der während der alternierenden Halbwellen fließt, wenn der Halbweggleichrichter 16 sperrt. Den Zerhackertransistoren 21 ist ein Dämpfungsglied 35 (Snubber) parallel geschaltet.
Die Erfindung betrifft also eine Einrichtung zum Batterieladen und zum Steuern eines batteriegetriebenen Motors mit einer gemeinsamen Batterie 11 und einem Zerhacker 21, der in zwei verschiedenen Betriebszuständen arbeiten kann. Im Ladebetrieb ist der Zerhacker einer Primärwicklung eines Transformators in Reihe geschaltet, um einen gleichgerichteten Ladespeisestrom mit hoher Frequenz zu zerhacken, wobei die Sekundärspannung gleichgerichtet und zum Laden der Batterie verwendet wird. Beim Motorsteuerbetrieb wird derselbe Zerhacker 21 dazu verwendet, den Strom in einem Hauptschlußmotor 13, 17 zu steuern. Für
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- 7-
1 die beiden Betriebsarten des Zerhackers 21 sind zwei alternative Steuerschaltungen 28 und 29 vorgesehen.
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Claims (8)

  1. !./Einrichtung zum Laden einer Batterie und Steuern einer von der Batterie gespeisten Last, insbesondere eines Elektromotors, mit einem Ladetransformator und einem Zerhacker, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung (22, 27), die in einer Ladestellung den Zerhacker (21) zum Zerhacken des Transformatorstromes und in einer Steuerstellung den Zerhacker (21) zum Zerhacken des zu den Klemmen der Last (13, 17) fließenden Stroms schaltet, und durch zwei Sehaltwerke (28, 29) zum Steuern des Zerhackers (21) beim Laden bzw. bei der Steuerung der Last. .
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zerhacker (21) einen Transistor oder eine Bank parallel geschalteter Transistoren enthält.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Batterie (11), die mit einer Sekundärwicklung (15) des Transformators und einer Klemme der Last verbunden ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
    gekennzeichnet , daß zwischen die Lastklemmen ein Gleichstrommotor (13, 17) geschaltet ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltwerk für den Ladebetrieb Eingangssignale entsprechend dem Ladestrom und/oder der Batteriespannung zugeführt sind.
  6. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker (21) und das Schaltwerk (28) für den Ladebetrieb für ein Arbeiten mit Überschallfrequenz ausgebildet sind.
  7. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß dem für den Steuerbetrieb vorgesehenen Schaltwerk (29) ein vom Motorstrom und/oder dem Lastbedarf abhängiges Eingangssignal zuführbar ist.
  8. 8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker (21) und das für den Steuerbetrieb vorgesehene Schaltwerk (29) für einen Betrieb mit Tonfrequenz ausgebildet sind.
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