DE3782281T2 - Induktive energiekupplung mit konstantem spannungsausgang. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Verteilen elektrischer Energie und spezieller eine induktive Kupplung zur Übertragung von Energie über einen Luftspalt.
• Induktive Energiekupplungen werden eingesetzt, um elektrische Energie zu mobilen Geräten oder anderen Apparaten unter Bedingungen zu übertragen, die den Einsatz von Schleppkabeln, Gleitkontakten, oder dergleichen nicht begünstigen. Da eine induktive Kupplung Energie mit Hilfe eines magnetischen Feldes, das sich über einen Luftspalt erstreckt, überträgt, werden die Sicherheit, die Haltbarkeit und die Zuverlässigkeit durch die Vermeidung der Probleme im Zusammenhang mit abgescheuerten Kabeln und blanken Kontakten verbessert.
• Elektrische Energie wird bei mobilen Geräten verwendet, um Vorrichtungen wie Batterieladegeräte, Antriebsvorrichtungen, Regeleinrichtungen und dergleichen zu betreiben. Diese Vorrichtungen benötigen typischerweise elektrische Energie aus einer Quelle mit konstanter Spannung. Dementsprechend entstand ein Bedarf nach einer induktiven Kupplung, die in der Lage ist, Energie mit einer konstanten Spannung zur Verfügung zu stellen.
• Konstantspannungstransformatoren, auch als ferro-resonante Transformatoren bekannt, sind effektive Quellen für konstante Spannung. Eine lineare Reaktanzspule wird in oder zusammen mit diesen Transformatoren in Verbindung mit einem Kondensator und einem sättigbaren Stahlkern eingesetzt, damit die Auswirkungen von Änderungen der Eingangsspannung und des Ausgangsstroms kompensiert werden, so daß eine relativ konstante Ausgangsspannung aufrechterhalten wird. Ein präziser Luftspalt in einem magnetischen Shunt zwischen Eingangs- und Ausgangswicklungen wird typischerweise bei diesen Transformatoren verwendet, um die lineare Reaktanz zu erreichen, die benötigt wird.
• Eine induktive Energiekupplung besteht aus zwei Induktoren, die im Betrieb durch einen unpräzisen und relativ großen Luftspalt getrennt sind. Diese Konstruktion schließt die Verwendung einer genau kontrollierten Shuntreaktanz zwischen den Eingangs- und Ausgangswicklungen in der Art eines ferroresonanten Transformators aus. Dementsprechend müssen andere Einrichtungen zur Regelung der Spannung vorgesehen werden.
• Es wurde vorgeschlagen, die Spannung, die durch eine induktive Kupplung zur Verfügung gestellt wird, durch umschaltbare Abgriffe auf der Ausgangswicklung der Kupplung zu regulieren, ein solches Hilfsmittel ermöglicht aber nur eine grobe Regelung in einer Reihe von diskreten Schritten. Es wurde gleichfalls vorgeschlagen, Festkörper-Schaltregler zu verwenden, solche Regler sind aber teuer und hinsichtlich der Elektronik komplex.
• In dem US-Patent 3 914 562 (Bolger) wird eine Einrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung einer induktiven Kupplung durch die Veränderung des Luftspalts zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsinduktor vorgeschlagen. In dem US-Patent 4 331 225, das ebenfalls an Bolger ausgegeben wurde, wird eine Einrichtung vorgeschlagen, um die Ausgangsspannung zu regeln, indem verschiedene einer Vielzahl von Kondensatoren der Ausgangswicklung parallelgeschaltet werden. Jede dieser beiden Vorrichtungen verlangt jedoch eine aktive Regelung, die unter Komplexität und hohen Kosten leidet, und daher bestand vor der vorliegenden Erfindung weiterhin das Bedürfnis nach einer unkomplizierten und preisgünstigen Einrichtung, um die Ausgangsspannung einer induktiven Kupplung zu regeln.
• Es ist daher eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte induktive Energiekupplung zur Kopplung von Energie über einen Luftspalt zu schaffen, die eine konstante Ausgangsspannung trotz Fluktuationen bei der Eingangsstromversorgung und der Ausgangslast liefert.
• Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine induktive Energiekupplung zu schaffen, die eine konstante Ausgangsspannung liefert und die kostengünstig aus einem Minimum an Komponenten aufgebaut ist.
• Ein andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine induktive Energiekupplung zur Verfügung zu stellen, die so konstruiert ist, daß der Kern des Aufnahme- oder Ausgangsinduktors auf seinem Sättigungsniveau betrieben wird und daß trotz Variationen des Versorgungsstroms des Eingangsinduktors und der Ausgangslast der wechselseitige Fluß zwischen den beiden Induktoren im wesentlichen konstant bleibt, wodurch eine konstante Ausgangsspannung an der Aufnahmespule zur Verfügung gestellt wird.
• Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte induktive Energiekupplung zu schaffen, die besonders nützlich in Verbindung mit einem Batterieladekreis für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ist.
• Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine induktive Energiekupplung in Verbindung-mit einem Batterieladekreis zu schaffen, welche automatisch in einem Erhaltungslademodus bei bestimmten vorher festgelegten Niveaus des Batteriezustands arbeitet.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine kostengünstige induktive Energiekupplung mit konstanter Spannung geschaffen, die mit einer minimalen Anzahl von Komponenten eine kontinuierliche anstelle einer diskreten Spannungsregelung leistet. Im allgemeinen umfaßt die Kupplung einen ersten Induktor, der als Quelle oder Eingangsinduktor bezeichnet werden kann und der normalerweise im Boden oder in der Basis einer Kupplungsanlage verankert ist, und einen zweiten Induktor, der eine konstante Ausgangsspannung liefert. Der erste Induktor umfaßt einen Stahlkern, der im Betrieb sättigbar sein kann oder auch nicht, mit einer Spule, die um den Kern gewickelt und mit einer Wechselstromquelle verbunden ist. Der zweite oder Aufnahmeinduktor der Kupplung ist normalerweise an einem Fahrzeug montiert, das, wenn es sich über dem ersten Induktor befindet, von diesem durch einen Luftspalt getrennt ist. Dieser zweite Induktor umfaßt einen sättigbaren Stahlkern, um welchen eine Spule gewickelt ist, und Ausgangsleitungen besitzt, die mit einem relativ großen Kondensator im Ausgangskreis verbunden sind. Der von der zweiten Spule abgegebene Wechselstrom kann über einen Gleichstrom-Gleichrichter für einen Batterieladekreis oder direkt zum Antreiben von Motoren für das Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden.
• Der erste und zweite Induktor sind durch den wechselseitigen magnetischen Fluß durch die Stahlkerne und den Luftspalt zwischen ihnen gekoppelt, der eine Spannung in jeder Windung der Ausgangsspule induziert, die proportional zu der Größe des magnetischen Flusses ist. Gemäß der Erfindung ist die Kupplung so konstruiert, daß sich im Betrieb ein Teilbereich des Kerns des zweiten oder Ausgangsinduktors in der Sättigung befindet. Wenn eine erhöhte magneto-elektromotorische Kraft, d. h. Ampèrewindungen, auf den ersten oder Eingangsinduktor aufgebracht wird, wird diese nur einen kleinen Zuwachs des wechselseitigen Flusses in den gekoppelten Kernen verursachen, auch wenn sie einen verhältnismäßig wesentlich größeren Zuwachs des Streuflusses verursacht, der keinen Einfluß auf die Ausgangsspannung hat.
• Folglich wird gemäß der Erfindung ein Zuwachs der Eingangsspannung einen Zuwachs des Eingangsstroms verursachen, aber der Zuwachs wird geringe Auswirkungen auf die Ausgangsspannung des zweiten Induktors haben, weil der Zuwachs des wechselseitigen Flusses wegen des Sättigungszustands dieses Kerns sehr klein ist. Ein Zuwachs des Ausgangsstroms verursacht einen proportionalen Zuwachs des Streuflusses und der damit verbundenen induktiven Komponente des Ausgangsstroms. In Verbindung mit dem Effekt des Stroms in dem groben Kondensator im Ausgangskreis, dem durchgehenden Strom, der nicht durch den Zuwachs des Ausgangsstroms beeinflußt wird, nähert sich der Ausgangsstrom stärker einem Zustand der Resonanz an, d. h. Leistungsfaktor 1, und die Ausgangsspannung wird eher begrenzt sein und auf einem Wert gehalten werden, der durch die Größe des Flusses in dem gesättigten Kern bestimmt wird.
• Anhand des Vorangegangenen wird man zugestehen, daß die vorliegende Erfindung einen deutlichen Fortschritt auf dem Gebiet der induktiven Energiekupplungen dahingehend darstellt, daß eine kontinuierlich geregelte, fast konstante Spannung durch Kupplungen zur Verfügung gestellt wird, die kostengünstig aus einem Minimum an Komponenten aufgebaut sind.
• Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detailliertere Beschreibung derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
• Fig. 1 ist eine Schnittansicht im Aufriß des Eingangs- und Ausgangsinduktors für eine induktive Energiekupplung mit konstanter Spannung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 1A ist eine Schnittansicht im Aufriß, der eine typische Installierung der induktiven Energiekupplung der Fig. 1 zeigt.
• Fig. 1B ist ein Schnittansicht im Aufriß, der den Konstantspannungs-Ausgangsinduktor gemäß der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem dynamischen Eingangsinduktor zeigt.
• Fig. 2 ist eine Teilansicht der Unterseite des Ausgangsinduktors für die Kupplung der Fig. 1 entlang der Linie 2-2.
• Fig. 3 ist eine Teilansicht der Oberseite des Ausgangsinduktors für die Kupplung der Fig. 1 entlang der Linie 3-3.
• Fig. 4A ist eine Draufsicht auf eine Kernlamellierung für den Ausgangsstrominduktor, der eine oberseitige Lamellierung zeigt.
• Fig. 4B ist ein Aufriß des Kerns eines Ausgangsinduktors gemäß der Erfindung, wobei eine oberseitige Justierlamellierung davon abgesetzt ist.
• Fig. 4C ist eine Draufsicht auf die Justierlamellierung, die in Fig. 4B gezeigt ist.
• Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Teilbereichs des sättigbaren Kerns und des Ausgangsinduktors für die Kupplung der Fig. 5, die einen Induktor mit mehreren Abgriffstellen zeigt.
• Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des Teilbereichs des sättigbaren Kerns und des Induktors der Fig. 5, die einen Induktor mit mehreren Wicklungen zeigt.
• Fig. 8 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Kupplung für ein Fahrzeug mit einer Batterie und einer Ladekontrollvorrichtung gemäß der Erfindung.
• Fig. 9 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Ladekontrollvorrichtung zur Verwendung bei dem Batterieladegerät, das in Fig. 8 gezeigt ist.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine induktive Energiekupplung mit konstanter Spannung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung für die magnetische Übertragung elektrischer Energie von einem ersten Induktor 12, der mit einer Energiequelle verbunden ist, über einen Zwischenraum 14 zu einem zweiten Induktor 16, der mit einer Last verbunden ist.
• Bei einer typischen Anwendung der Kupplung 10, wie sie in Fig. 1A gezeigt ist, kann der erste Induktor 12 an einer festen Stelle im Boden 18 oder in einem Tragwerk auf gleichem Niveau wie der Boden installiert sein und der zweite Induktor 16 kann in einem Fahrzeug 20 installiert sein, um entweder eine Reihe von Batterien zu laden oder direkt elektrische Antriebsmotoren oder dergleichen mit Energie zu versorgen.
• Der erste und zweite Induktor bilden zusammen eine elektromagnetische Einrichtung zur Erzeugung eines geformten magnetischen Wechselfelds, wobei jeder einen Kern für die Aufnahme des Felds und eine Wicklung, die elektromagnetisch an den Kern gekoppelt ist, hat.
• Dementsprechend enthält der elektromagnetische Induktor 12 eine Eingangswicklung 22 zur Erzeugung des Feldes und einen Eingangskern 24 zur Formung des Feldes. Der zweite Induktor 16, der von dem ersten Induktor abgesetzt angeordnet ist, um den Zwischenraum 14 dazwischen zu definieren, hat einen sättigbaren Kern 26, der magnetisch mit dem Eingangskern 24 gekoppelt ist, um das geformte magnetische Feld aufzunehmen, wobei der Kern 26 so auf das Feld reagiert, daß er in einen Zustand magnetischer Sättigung eintritt. In einer dargestellten Ausführungsform weist der Kern 26 des Ausgangsinduktors 16 einen sättigbaren verengten Teilbereich 28 auf, der auf das Feld so reagiert, daß er in einen Zustand magnetischer Sättigung bei einem geringeren magnetischen Gesamtfluß eintritt, als nötig wäre, um die restlichen Teilbereiche dem Kerns 26 zu sättigen.
• Eine Wicklung 30 ist elektromagnetisch mit dem Kern 26 des zweiten Induktors gekoppelt, wodurch das magnetische Wechselfeld eine Spannung in der Wicklung 30 mit einer Ausgangsspannung induziert, die durch den totalen magnetischen Fluß im Kern 26 bestimmt ist. Der Eingangsinduktor 12 reagiert auf eine Veränderung der Eingangsspannung so, daß er elektromagnetisch einer entsprechenden Änderung des magnetischen Flusses in den gegenüberliegenden Kernen 24 und 26 entgegenwirkt, so daß der Kern 26 im Zustand der Sättigung gehalten wird; auf diese Weise wirkt er dahingehend, die Ausgangsspannung konstant zu halten.
• Der Eingangskern 24, der für gewöhnlich, wie in Fig. 1 gezeigt, im Boden versenkt ist, hat im allgemeinen einen U- förmigen Querschnitt, mit einem Zentralbereich 32, der erste und zweite Randteile 34 und 36 an entgegengesetzten Enden aufweist, die als Pole im magnetischen Kreis dienen. Diese Pole erstrecken sich nach oben bis zur Ebene der Oberfläche des Bodens 18. Die Eingangswicklung 22 ist um den Zentralteil 32 des Kerns 22 gewickelt, der in der Breite reduziert ist, um die Eingangswicklung aufzunehmen und einen sättigbaren Teilbereich des Eingangskerns 24, wenn gewünscht, zu schaffen.
• Der Ausgangskern 26 ist ebenfalls im allgemeinen U-förmig und hat erste und zweite Polausläufer 38 und 40 entsprechend den Polausläufern 34 bzw. 36 des Eingangskerns 24. Bei einer typischen Installierung (wie in Fig. 1A gezeigt) ist der Kern 26 an der Unterseite eines Fahrzeugs 20 montiert, wobei seine Polausläufer 38 und 40 sich nach unten in Richtung des Bodens erstrecken. Der Kern 26 befindet sich hinreichend weit oberhalb des Bodens, um einen angemessenen Freiraum für Hindernisse zu lassen, wenn das Fahrzeug sich umherbewegt, wobei aber seine Pole nahe genug sind, um das magnetische Feld von dem Eingangskern 24 aufzunehmen, wenn das Fahrzeug in eine darüberliegende Stellung manövriert wird.
• Die Wicklung 30 ist vorzugsweise um den verengten Zentralbereich 28 des Kerns 26 gewickelt; sie kann jedoch um einen anderen Teilbereich des Kerns 26 gewickelt werden, wenn dies gewünscht wird. Die Verengung des Kerns ist insofern vorteilhaft, als der Induktor in einem einfachen rechteckigen Paket minimaler Größe eingeschlossen werden kann. Sie ist auch insofern vorteilhaft, als die Abmessungen der Wicklung 30 reduziert werden, wodurch man Gewicht und Widerstand bei der Wicklung einspart.
• Bei der gezeigten Ausführungsform bestehen beide Kerne 24 und 26 aus einer Reihe von magnetisch permeablen Blechen oder Lamellierungen 42, die dergestalt fest zusammengehalten werden, daß sie einen elektromagnetischen Flußpfad bilden. Diese Bleche haben im allgemeinen einen rechteckigen Grundriß und ihre Länge ändert sich von einem inneren Blech 42a bis zu einem äußeren Blech 42b, wie in Fig. 2 gezeigt. Jedes Blech hat einen U-förmigen Querschnitt mit äußeren, voneinander abgesetzten, parallelen Flanschteilen 44, die durch ein zentrales Stegteil 46 verbunden sind. Weiterhin ist jedes Blech 42 vorzugsweise mit einer dünnen Isolierschicht eines nichtleitenden Materials, wie zum Beispiel Magnesiumoxid, bedeckt, die ungefähr 0,001 Zoll dick ist. Bei jedem Kern werden die Stegteile der U-förmigen Bleche so zusammengehalten, daß ein verengter Zentralbereich gebildet wird, und zunehmend größere Bleche werden so geschichtet, daß die Stege 46 parallel zueinander sind, wodurch die einander gegenüberliegenden Flanschteile 44 der Bleche an deren Enden zunehmend weiter auseinander liegen, um die Pole des Kerns zu bilden. Im Grundriß ist, wie in Fig. 4A gezeigt, jedes Kernblech 42 auf eine geringere Breite reduziert, so daß der verengte Zentralbereich 28 des Kerns gebildet wird, wo die Stegteile der Bleche nahe beieinander liegen (Fig. 4C). Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Wicklungseinfassung 48 aus Plastik an den gegenüberliegenden Enden des verschmälerten Zentralbereichs vorgesehen, um die Wicklung 22 oder 30 zu stützen, die um die geschichteten Bleche 42 gewickelt ist.
• Die Dicke der permeablen Bleche 42 und die Zahl der Bleche in jedem Induktor bestimmen die Größe des wechselseitigen Flusses, den der Induktorkern ausnutzen kann, wenn er sich in Sättigung befindet, und dadurch die Grenze seiner Ausgangsspannung. Zum Beispiel nehme man an, daß eine konstante Ausgangsspannung von 1 Volt pro Spulenwindung für einen bestimmten Aufnahme- oder Ausgangsinduktor gewünscht ist, und der Eingangsinduktor wird mit Strom von mindestens 1 Volt pro Windung der Eingangsspule versorgt. Damit der verengte Zentralbereich 28 des Ausgangskerns 26 in einen Zustand der Sättigung eintritt, sollte, wie gefunden wurde, die Querschnittsfläche des verengten Zentralbereichs 28 aus etwa 3,2 Quadratzoll des Materials des Bleches, wie zum Beispiel Silikonstahlblech, bestehen. Dementsprechend wird man für eine typische Auslegung des Kerns für einen Ausgangsinduktor vierzig Bleche oder Lamellierungen 42 mit einer Dicke von 0,014 Zoll benutzen, um eine magnetische Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung zu schaffen.
• Wenn ein Ausgangsinduktor mit einer genaueren Charakteristik der Ausgangsspannung benötigt wird, kann ein Justierblech 50 an der Oberseite des Kerns 26 angebracht werden, wie in Fig. 4C gezeigt. Dieses Blech kann auf dieselbe Breite wie das Stegteil 46 eines Blechs 42 und auf eine gewünschte Länge zugeschnitten sein. Es kann dann an der oberen Grenzfläche des Kerns mit einem geeigneten Klebematerial befestigt werden, bevor die Wicklungseinfassung 48 und die Wicklung 30 an dem Induktor 16 angebracht werden.
• Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind beide Induktoren 12 und 16 in einem geeigneten Gehäuse eingeschlossen, um ihre Installierung im Boden oder in einem Fahrzeug 20 zu erleichtern.
• Die Induktor 12 ist mit einem Gehäuse versehen, das ein oberes Teil 52 enthält, das die Seiten der Kernbleche überdeckt und so eingerichtet ist, daß es mit dem Fußboden oder der Oberfläche des Bodens 18 abschließt. Ein unteres Teil 54 ist von der Wicklungseinfassung aus Plastik 48 abgesetzt an der gegenüberliegenden Seite des Induktors angeordnet. Diese Teile sind mit einem Paar von Seitenteilen und mit querseitigen Endteilen 56 verbunden, die gegen die beiden gegenüberliegenden Endflansche des äußersten Kernblechs drücken, so daß eine Umhüllung um den Induktorkern gebildet wird. Der Freiraum innerhalb der Umhüllung ist mit einem geeigneten Isolator- oder Füllmaterial 58, wie z. B. einer Mischung aus Sand und Harz, angefüllt, um den Induktor fest in seiner Position zu halten und zu isolieren. Leitungen 60 zu der Wicklung des Induktors sind über geeignete Verbindungen 62 in einer Seitenwand angeschlossen.
• Der Ausgangsinduktor 16 ist mit einem Gehäuse versehen, das aus den gleichen Materialien und auf ähnliche Weise gebaut ist wie das Gehäuse des Eingangsinduktors. Dieses Gehäuse, das in dem Fahrzeug 20 installiert ist, umfaßt ein relativ dünnes Unterteil 66, das mit den unteren Kanten der Bleche abschließt und parallel zu einem oberen Teil 68 an der gegenüberliegenden Seite des Induktors ist. Diese Teile sind mit Querteilen 70 und Seitenteilen 72 verbunden, so daß das Gehäuse, das den Induktor 16 umgibt, in Form eines relativ kompakten Pakets gebildet wird. Innerhalb der Umhüllung ist der Induktor vorzugsweise von einer Schicht aus einer nichtleitenden, isolierenden Plastik- oder Füllmasse 74 umgeben. In einer Aushöhlung 76 zu einer Seite der zentralen Wicklung 30 innerhalb des Gehäuses sind Bauteile befestigt, die einen Kondensator 78 bilden. Kabel zu der Wicklung und dem Kondensator werden durch Verbindungen 80 in einer Seitenwand wie bei dem Induktor 12 (Fig. 3) zugeführt.
• Der erste elektromagnetische Induktor 12 wurde als im Boden versenkt dargestellt; es ist jedoch offensichtlich, daß er an einem Pfosten befestigt, in einer Wand versenkt, oberhalb aufgehängt oder an einem anderen Platz angebracht werden könnte, der dem Fahrzeug zugänglich ist. Der Kern 26 für den Ausgangsinduktor 16 würde dann vor oder hinter dem Fahrzeug, an einer Seite davon oder oben darauf montiert werden, je nachdem was nötig ist, um ein Manövrieren des Fahrzeugs so zu gestatten, daß der Kern 26 nahe dem elektromagnetischen Induktor 12 plaziert wird, wenn es nötig ist, elektrische Energie an das Fahrzeug zu kuppeln.
• Bei der oben beschriebenen Ausführungsform muß das Fahrzeug in einer festen Position bleiben, während es elektrische Energie über die induktive Kupplung aufnimmt, um zum Beispiel eine Batterie zu laden, und diese Ausführungsform wird dementsprechend als "statisch", bezeichnet. Bei einer alternativen "dynamischen" Ausführungsform kann das Fahrzeug elektrische Energie über die induktive Kupplung auch aufnehmen, wenn es sich längs des Bodens bewegt. Diese dynamische Ausführungsform ist der statischen Ausführungsform ähnlich, nur daß ein Induktor, der ein kontinuierliches magnetisches Feld erzeugt, längs des Fahrwegs des Fahrzeugs installiert werden muß statt nur an einem Platz, wie bei der statischen Ausführungsform.
• Eine Ausführungsform eines solchen dynamischen magnetischen Induktors, wie er schematisch in Fig. 1B gezeigt ist, umfaßt eine längliche Vorrichtung für ein elektromagnetisches Feld oder Kern 84 mit mindestens einem durchgängigen Leiter 86, der sich in Längsrichtung zwischen den Polen des länglichen Eingangskerns erstreckt. Ein Wechselstrom flieht durch den Leiter 86, so daß ein magnetisches Feld erzeugt wird, das durch den Eingangskern 84 geformt wird. Hierbei ist der Aufnahme- oder Ausgangskern 26, der in einem Fahrzeug installiert ist, das entlang dem länglichen Eingangskerns 84 beweglich ist, mit diesem magnetisch gekoppelt, so daß er das geformte magnetische Feld aufnimmt. Wenn sich das Fahrzeug entlang einer Route, die durch den länglichen Eingangskern festgelegt ist, bewegt, bleibt der Kern 26 ständig in einer magnetischen Kopplung mit dem Eingangskern und empfängt von diesem Energie, um das Fahrzeug anzutreiben. Eine detailliertere Beschreibung eines dynamischen magnetischen Stromeingangsinduktors ist in dem US-Patent 4 007 817 (Bolger) gegeben.
• Wie schematisch in Fig. 5 dargestellt, besitzt die Eingangswicklung 22 Anschlußstellen 88 und 90, um elektrische Energie von einer Energiequelle aufzunehmen, die symbolisch als eine Wechselstrom-Spannungsquelle 92 dargestellt ist, die mit den Anschlußstellen 88 und 90 verbunden ist. Die Ausgangswicklung 30 besitzt Anschlußstellen 94 und 96, die mit einer Last 98 verbunden sind. Wenn die induktive Kupplung in Betrieb ist, wird der Ausgangskern 26 durch das magnetische Feld, das von dem Eingangskern 24 empfangen wird, in die Sättigung überführt oder es wird, falls der Kern 26 den verengten Teilbereich 28 aufweist, nur der verengte Teilbereich 28 in die Sättigung überführt.
• Der Eingangsspannung wirkt eine induzierte elektromagnetische Kraft in der Wicklung 22 entgegen, die die vektorielle Summe von Kräften ist, die aus dem wechselseitigen Fluß und dem Streufluß herrühren. Da die Stärke des wechselseitigen Flusses durch den gesättigten Stahl in dem Ausgangskern 26 begrenzt ist, verursachen Änderungen in der Eingangsspannung vor allem Änderungen in der relativ groben Stärke des Streuflusses in dem Eingangsinduktor und weniger in der Stärke des wechselseitigen Flusses. Umgekehrt hat eine Verringerung der Eingangsspannung einen größeren Effekt auf den Streufluß als auf den wechselseitigen Fluß. Schwankungen der Eingangsspannung haben also nur eine geringe Auswirkung auf den wechselseitigen Fluß und damit auf die Ausgangsspannung.
• Wie in Fig. 5 gezeigt, steht der Kondensator 78 in elektrischer Verbindung mit der Wicklung 30, zum Beispiel durch eine Parallelschaltung des Kondensators mit der Induktanz der Wicklung 30, so daß ein abgestimmter Kreis gebildet wird, der sich bei der Betriebsfrequenz nahe der Resonanz befindet. Der Kondensator 78 leitet ein Maß an Strom, das relativ konstant ist, da die an ihn angelegte Spannung nicht stark variiert. Wenn Strom von der Wicklung 30 an die Last 98 geliefert wird, hat der Strom wegen der Streureaktanz der Wicklung eine induktive Komponente. Diese induktive Komponente wächst mit dem Laststrom und in Kombination mit dem kapazitiven Strom in der Wicklung nähert sich der Gesamtstrom in der Wicklung stärker einem Zustand mit Leistungsfaktor 1 an, d. h. der Resonanz. Dementsprechend neigt die Spannung an der Wicklung dazu, auf einem Niveau zu bleiben, das durch die Sättigung des Kernstahls begrenzt ist. Gäbe es nicht den Kondensator 78, würde mit einer Erhöhung des Laststroms ein deutlicher Abfall der Spannung aufgrund von induktiver Streureaktanz auftreten. Die relativ grobe Streureaktanz, die charakteristisch für induktive Energiekupplungen ist, wird also vorteilhaft eingesetzt, um eine konstante Spannungscharakteristik bezüglich Änderungen sowohl der Eingangsspannung als auch des Ausgangsstroms zu erreichen.
• Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Kondensator 78 bei einer anderen Spannung als die Last 98 mittels einer Wicklung 30a betrieben werden, die mehrere Abgriffstellen 102, 104 und 106, wie in Fig. 6 gezeigt, besitzt. Hierbei ist der Kondensator 78 zwischen die Abgriffstellen 102 und 106 für einen Betrieb bei einer höheren Spannung als der Lastspannung geschaltet, um einen Kondensator zu benutzen, der kleiner und billiger ist als dies anderweitig der Fall wäre. Eine andere Ausführungsform, die eine ähnliche Wirkung erzielt, benutzt eine Spule 30b, die mehrere Wicklungen 108 und 110, wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt. Hierbei ist die Last 98 mit der Wicklung 108 verbunden und der Kondensator 78 ist mit der Wicklung 110 verbunden. Bei dieser Ausführungsform sind der Kondensatorkreis und der Lastkreis in Situationen elektrisch isoliert, wo eine solche Anordnung vorteilhaft ist.
• Im Betrieb kann die induktive Kupplung mit konstanter Spannung 10 nach der vorliegenden Erfindung besonders nützlich als Stromquelle für ein Batterieladegerät für elektrische Fahrzeuge, wie in Fig. 8 gezeigt, sein. Wie gezeigt, hat der Induktor 16 einen Wechselstromausgang, der dem Kondensator 78 parallelgeschaltet ist und der über ein Kabel 112 mit einem Ladekontrollgerät 114 verbunden ist. Dieses Kontrollgerät ist mit einem Fahrzeugcomputer 116 verbunden, der An-/Aus-Eingangssignale abgibt, die die Aktivierung des Ladekreises regeln. Das Kontrollgerät hat weiterhin die Funktion, den zugeführten Strom durch Ausgangssignale an einen magnetischen Schaltregler 118 zu steuern. Dem magnetischen Schaltregler 118 ist ein magnetischer Zungenschalter 120 zugeordnet, der ein Relais 122 in einer Leitung 124 von einer Stromquelle zu dem Induktor 12 steuert. Ein Kondensator 126 in der Versorgungsleitung 124 ist dazugeschaltet, um eine Korrektur des Leistungsfaktors zum Eingangsstrom zu geben. Das Kontrollgerät gibt weiterhin einen konstanten Gleichstrom an eine Batterie 128 für das Fahrzeug ab. Eine detailliertere Beschreibung des Kontrollgeräts wird im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 9 gegeben.
• Die bei Fahrzeugen am meisten benutzte Batterie ist die Blei-Säure-Batterie. Solche Batterien können am schnellsten ohne Beschädigung oder Überhitzung geladen werden, wenn die Ladespannung gerade unter derjenigen Spannung gehalten wird, die beim Elektrolyt dazu führt, zu versagen und Wasserstoff und Sauerstoff zu entwickeln, d. h. zu "gasen". Bei konventionellen Blei-Säure-Batterien beträgt diese Spannung ungefähr 2,37 Volt pro Zelle; bei "wartungsfreien" Batterien mit Elektroden aus einer Blei-Kalzium-Legierung ist die Spannung etwas höher. Der Strom, den eine bestimmte Batterie bei optimaler Ladespannung aufnimmt, hängt von ihrem Ladungszustand, ihrer Temperatur und dem Zustand ihrer Elektroden ab.
• Dementsprechend ist für elektrische Fahrzeuge, bei denen die Zeit, die für das Laden der Batterie verfügbar ist, begrenzt ist oder dazu führt, daß das Fahrzeug nicht verfügbar für die Benutzung ist, ein Ladegerät mit konstanter Spannung insofern vorteilhaft, als es die Zeit verkürzt, die benötigt wird, um die Batterie nachzuladen.
• Die Ausgangsspannung an der Konstantspannungskupplung 10 bleibt im Rahmen des Nennstroms der Kupplung bis auf einen leichten Anstieg bei geringem Strom relativ konstant. Die Nennleistung der Kupplung ist typischerweise durch den Querschnitt, die Zahl der Windungen in den Wicklungen 22 und 30 und die Größe der Oberfläche bestimmt, die für die Dissipation der resistiven Verluste in den Wicklungen verfügbar ist. Der Strombereich, über den die Spannung relativ konstant gehalten wird, hängt von dem Spannungsabfall über dem Widerstand der Ausgangswicklung und von der Größe des kapazitiven Stroms ab, der für die Kompensation der Auswirkungen der Streureaktanz verfügbar ist.
• Bei der Benutzung als eine Stromquelle zum Laden einer Batterie wird ein Vollweggleichrichter verwendet, um die gekoppelte Wechselspannung in Gleichspannung zu überführen. Es hat sich gezeigt, daß bei niedrigem Ausgangsstrom sich die Wellenform der gleichgerichteten Spannung so verändert, daß der zeitgemittelte Wert der Spannung wächst. Es ist bei den Arbeitszyklen von manchen elektrischen Fahrzeugen wünschenswert, die Ladespannung zu erniedrigen, wenn die Batterie sich einem Zustand vollständiger Aufladung nähert, so daß das Fahrzeug über eine lange Zeitperiode mit einer geringen Rate ohne Schaden weiter geladen werden kann. Dies kann erreicht werden, indem man einen Steuertransistor zwischen den normalen Ausgang des Ladegeräts und die Batterie schaltet, um die Ladespannung auf ein Erhaltungsladeniveau zu reduzieren. Die in dem Transistor dissipierte Energie ist gering, da der Strom gering ist.
• Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm eines Ladekontrollgeräts 114a, das ein Erhaltungsladen einer Batterie 128 ermöglicht. Die Konstantspannungskupplung 10 liefert einen Eingangsstrom an das Ladekontrollgerät, in dem ein Vollweggleichrichter 130 den von der Kupplung 10 einlaufenden Wechselstrom gleichrichtet. Der von dem Gleichrichter 130 ausgehende Gleichstrom geht über einen Nebenwiderstand 132 an einen Ausgangskontakt 134. Der Gleichrichter 130 besteht aus zwei Dioden und zwei siliziumgesteuerten Gleichrichtern, so daß der Strom durch den Gleichrichter, wie mittels von Signalen von einem Treiber 136 gewünscht, an- und abgestellt werden kann.
• Der Ausgang des Kontrollgeräts 114a ist mit der Batterie 128 verbunden. Wenn der Strom von dem Ladegerät bewirkt hat, daß die Batterie beinahe vollständig geladen ist, wird ihre Spannung dazu neigen, entsprechend zu steigen, und der Strom von dem Ladegerät wird entsprechend der charakteristischen Kurve der induktiven Kupplung 10 reduziert werden. Wenn der Strom auf ein gewünschtes Niveau abgefallen ist, das durch eine Voreinstellung mittels eines Abgleich-Potentiometers 138 festgelegt wird, das mit einem Stromvergleicher 140 verbunden ist, erhält der letztere eine Eingabe von einem Stromsensor 142, der mit dem Nebenwiderstand 132 verbunden ist. Das Signal, das von dem Stromvergleicher 140 erzeugt wird, veranlaßt den Treiber 136 des Gleichrichters, den Gleichrichter 130 abzuschalten, wenn der Ausgangsstrom auf das Niveau abgefallen ist, das durch das Abgleich- Potentiometer 138 festgelegt ist.
• Wenn der Gleichrichter 130 abgeschaltet ist, wird seine Eingangsspannung größer als seine Ausgangsspannung sein, die auch die Batteriespannung ist. Dieser Spannungsabfall wird folglich über einem Niederstromgleichrichter 144 und einem Durchlaßtransistor 146 auftreten, die zu dem Gleichrichter 130 parallelgeschaltet sind. Ein Spannungsvergleicher 148, der mit dem Ausgang des Durchlaßtransistors verbunden ist, mißt die Differenz zwischen der Batteriespannung und einer Referenzspannung von einer voreingestellten Referenzeinrichtung 150 wie einer Zenerdiode. Diese Differenz ist typisch für einen gewünschten Strom zum Erhaltungsladen. Das Fehlersignal von dem Vergleicher 148 wird an einen Regulator 152 gegeben, der dieses Signal in einen Ausgangsstrom umwandelt, der so geschaltet ist, daß er die Basis des Durchlaßtransistors 146 betreibt. Der Betriebsstrom ist ausreichend, um den Transistor 146 zu veranlassen, genügend Ladestrom an die Batterie abzugeben, daß deren Spannung auf die gewünschte Erhaltungsspannung ansteigt.
• Die Zusatzfunktionen des Kontrollgeräts umfassen die Fähigkeit, auf einen Befehl von der Steuerelektronik eines Fahrzeugs zu reagieren, das Ladegerät an- oder abzustellen. Dies wird dadurch erreicht, daß ein elektromagnetischer Treibtransistor 154 verwendet wird, um einen elektromagnetischen Schaltregler 118, der auch in Fig. 8 gezeigt ist, anzuschalten, welcher seinerseits einen magnetischen Schalter 120 aktiviert, um den Eingansinduktor 12 anzuschalten. Eine Anzeige 156 wird durch das Signal von dem Stromvergleicher 140 immer dann aktiviert, wenn der Ladestrom über einem bestimmten Niveau liegt, und es wird in diesem Fall ein elektronisches Signal von einem Anschluß 158 an den Fahrzeugcomputer abgegeben.
• Ein Zeitgeber 160 ist in der Kontrollvorrichtung 114a vorgesehen, der sicherstellt, daß der Gleichrichter 130 während einer gewählten Minimalzeit, nachdem das Ladegerät angeschaltet wurde, angeschaltet bleibt, so daß sichergestellt ist, daß auch eine Batterie mit hohem Ladungszustand eine kurze Ladeperiode mit einer anderen als einer Erhaltungsrate erfährt.
• Alternativ kann der Spannungsanstieg bei geringem Strom vorteilhaft verwendet werden, wenn der Ladezyklus abgeschlossen werden soll, wenn die Batterie vollständig geladen ist. Der Anstieg der Spannung über die Grenze des Gasens hinaus führt dazu, daß die Batterie für eine kurze Zeit gast, bis die Batterie vollständig geladen ist. Dieser Vorgang ist geeignet, um das Elektrolyt in den Zellen der Batterie aufzurühren, wodurch die Stratifikation verringert wird, die von einer Veränderung der Säurekonzentration in dem Elektrolyt herrührt. Dieser Vorgang ist, wie sich gezeigt hat, wünschenswert im Hinblick auf die Leistung und Lebensdauer der Batterie, wenn sie nicht übermäßig benutzt wird, und er ist förderlich, um den Ladezustand zwischen den Batteriezellen zu nivellieren oder auszugleichen.
• Wie oben ausgeführt, ist es klar, daß die induktive Energiekupplung mit konstanter Spannung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine kontinuierlich geregelte Ausgangsspannung zur Verfügung stellt mit einer minimalen Anzahl von Komponenten, wodurch ein signifikanter Vorteil gegenüber früheren Energiekupplungen gegeben ist, die die Ausgangsspannung in diskreten Schritten regeln oder die aktive Mechanismen oder elektronische Schaltungen benötigen, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen.
• Verschiedene Modifikationen und Änderungen können hinsichtlich der vorangegangenen detaillierten Beschreibung vorgenommen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Es sollte daher klar sein, daß im Rahmen der beigefügten Ansprüche die Erfindung auf andere Weise als explizit beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims (12)

1. Induktive Energiekupplung mit konstanter Spannung zur magnetischen Übertragung elektrischer Energie von einer Energiequelle (92) über einen unscharfen und relativ großen Luftzwischenraum (14) zu einer Last (98), wobei die Kupplung umfaßt:

eine erste elektromagnetische Induktionseinrichtung (12), welche auf die Energiequelle (92) anspricht, indem sie eine geformtes magnetisches Feld erzeugt,

eine zweite Induktionseinrichtung (16) mit einem Kern (26), der einen vergleichsweise kompakten, verengten Teilbereich (28) aus magnetisch permeablem Material (42) besitzt, wobei der Kern (26) sich in einem räumlich getrennten, unscharfen Verhältnis zu der ersten elektromagnetischen Induktionseinrichtung (12) befindet, so daß ein Luftzwischenraum (14) dazwischen gebildet wird, und magnetisch mit dieser gekoppelt ist, um das geformte magnetische Feld aufzunehmen, wobei der verengte Teilbereich (28) auf das Feld anspricht, indem er in einen Zustand magnetischer Sättigung eintritt;

und eine Wicklung (30), die elektromagnetisch mit dem Kern (26) der zweiten Induktionseinrichtung (16) gekoppelt ist, so daß der magnetische Fluß in dem Kern (26) eine Spannung in der Wicklung (30) mit einer Spannung, die durch die Größe des Flusses in dem Kern (26) festgelegt ist, zum Anlegen an die Last (98) induziert,

wobei der Kern (26) auf jede Änderung der Eingangsspannung anspricht, indem er eine induktive Komponente des Streuflusses erzeugt, welche magnetisch einer entsprechenden Änderung des geformten magnetischen Felds, die durch die Änderung der Eingangsspannung verursacht wird, entgegenwirkt, so daß der verengte Teilbereich (28) des Kerns (26) in seinem Zustand der Sättigung gehalten wird, und aufgrunddessen dazu neigt, die Ausgangsspannung an der Wicklung (30) konstant zu halten.

2. Induktive Energiekupplung, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei der Ausgangsinduktor (16) für die elektromagnetische Kupplung umfaßt:

eine Vielzahl von Blechen (42) aus magnetisch permeablem Material mit einheitlicher Dicke, aber mit verschiedenen Längen, wobei jedes der Bleche (42) einen Zentralbereich (28) mit einheitlicher Breite besitzt sowie einstückig ausgebildete gegenüberliegende Endbereiche mit einheitlicher, aber etwas größerer Breite und Flanschteile (44) am äußersten Ende jedes Endbereichs, welcher im allgemeinen senkrecht zu dem Zentralbereich (28) steht,

wobei die Platten (42) als Stapel angeordnet sind, wobei die Zentralbereiche ausgerichtet sind und aneinander anliegen, so daß ein relativ kompakter verengter Teilbereich des Kerns (26) gebildet wird, wobei die kürzeste der Platten (42) sich am unteren Ende des Stapels befindet und die nächst größere Platte (42) direkt darüber, so daß die unteren Kanten der Flanschteile (44) der Platten (42) in entgegengesetzte Richtungen an beiden Enden des Induktors (16) längs einer gemeinsamen Ebene (66) nach außen hin voneinander abgesetzt sind, so daß gegenüberliegende Polbereiche des Kerns (26) gebildet werden,

und wobei die Wicklung (30) um den verengten Teilbereich (28) des Kerns (26) gewickelt ist.

3. Energiekupplung nach Anspruch 1, welche weiterhin einen Kondensator (78) in elektrischer Verbindung mit der Wicklung (30) aufweist, um damit einen abgestimmten Kreis zu bilden, der sich bei der Betriebsfrequenz nahe der Resonanz befindet, wenn der Kern (26) im Sättigungszustand ist, wobei jedes Anwachsen des Ausgangsstroms mit einer stärkeren Annäherung des Kreises an eine Resonanzbedingung verbunden ist, und dadurch dazu tendiert, die Ausgangsspannung auf einem konstanten Niveau zu halten.

4. Induktive Energiekupplung wie in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben, welche ein Gehäuse (66, 68, 70, 72) für die Induktionseinrichtung (16), um den Kern (26), die Wicklung (30) und die kapazitive Einrichtung (78) einzuschließen, Füllmasse (74) innerhalb des Gehäuses, um Leerräume rings um den Induktor (16) innerhalb des Gehäuses auszufüllen, und an dem Gehäuse angebrachte Verbindungseinrichtungen (80), um die Verbindung der Wicklung (30) in dem Gehäuse mit einer Last (98) zu vereinfachen, einschließt.

5. Energiekupplung nach Anspruch 3, wobei die Wicklung (30) eine Vielzahl von Abgriffstellen (102, 104, 106) aufweist, und der Kondensator zwischen zwei der Abgriffstellen geschaltet ist.

6. Induktive Energiekupplung mit konstanter Spannung zur magnetischen Übertragung von elektrischer Energie von einer Energiequelle (92) über einen Luftzwischenraum (14) zu einer Last (98), wobei die Kupplung umfaßt:

eine längliche elektromagnetische Vorrichtung (82), die auf die Energiequelle anspricht, indem sie ein geformtes magnetisches Feld erzeugt,

eine koppelnde Induktionseinrichtung (16), die einen sättigbaren Kern (26) in einem räumlich getrennten Verhältnis zu der elektromagnetischen Vorrichtung (82) besitzt, so daß ein Luftzwischenraum (14) dazwischen gebildet wird, wobei die Induktionseinrichtung (16) längs der elektromagnetischen Vorrichtung (82) beweglich ist und sich in einer magnetischen Kopplung mit dieser befindet, so daß das geformte magnetische Feld aufgenommen wird, wobei der Kern (26) einen relativ kompakten verengten Teilbereich (28) aus magnetisch permeablem Material (42) besitzt und auf das Feld anspricht, indem er in einen Zustand magnetischer Sättigung eintritt,

und eine Wicklung (30), die mit dem Kern (26) elektromagnetisch gekoppelt ist, wodurch das magnetische Feld eine Spannung in der Wicklung (30) erzeugt, wobei die Spannung durch die Größe des magnetischen Flusses in dem Kern bestimmt wird und der Kern (26) auf jede Änderung der Eingangsspannung anspricht, indem er eine induktive Komponente des Streuflusses erzeugt, welche magnetisch einer entsprechenden Änderung des magnetischen Feldes, die durch die Änderung der Eingangsspannung verursacht wird, entgegenwirkt, so daß der Kern (26) in seinem Stadium der Sättigung gehalten wird und somit die Tendenz hat, die Ausgangsspannung konstant zu halten.

7. Energiekupplung nach Anspruch 6, welche weiterhin einen Kondensator (78) in Parallelschaltung mit der Wicklung (30) enthält, so daß mit dieser ein abgestimmter Kreis gebildet wird, der sich bei der Betriebsfrequenz nahe der Resonanz befindet, wenn der Kern (26) sich in seinem Sättigungszustand befindet, wobei jedes Anwachsen des Ausgangsstroms mit einer stärkeren Annäherung des abgestimmten Kreises an eine Resonanzbedingung verbunden ist und dadurch dazu tendiert, die Ausgangsspannung auf einem konstanten Niveau zu halten.

8. Energiekupplung nach Anspruch 7, wobei die Wicklung (30) eine Vielzahl von Abgriffstellen (102, 104, 106) umfaßt, und der Kondensator zwischen zwei der Abgriffstellen geschaltet ist.

9. Induktive Energiekupplung mit konstanter Spannung, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die erste elektromagnetische Induktionseinrichtung (12, 82) im Boden installiert ist, die zweite Induktionseinrichtung (16) auf einem beweglichen Fahrzeug (20) installiert ist, welches eine Batterie (128) enthält, zu welcher elektrische Energie übertragen wird, und ein Batterieladekontrollkreis (114) mit der Wicklung (30) und mit der Batterie (128) verbunden ist, welcher gleichrichtende Mittel (130, 144) für die Umwandlung des Ausgangsstroms der zweiten Induktionseinrichtung (16) in Gleichstrom enthält.

10. Induktive Energiekupplung und Batterieladesystem, wie in Anspruch 9 beschrieben, wobei der Ladekontrollkreis (114) Steuereinrichtungen (148, 150, 152) enthält, um automatisch die Größe der Stromaufnahme der Batterie (128) zu reduzieren, wenn die Batterie sich einem vollständig geladenen Zustand annähert.

11. Induktive Energiekupplung und Batterieladesystem wie in Anspruch 9 beschrieben, wobei die Steuereinrichtungen Vergleichsmittel (148) zum Vergleichen des Ausgangsstroms von den gleichrichtenden Mitteln (130, 144) mit einem voreingestellten Wert für den Strom und zur Erzeugung eines Signals zur Reduzierung des Ausgangsstroms von den gleichrichtenden Mitteln (130, 144) auf ein Erhaltungsladeniveau umfassen.

12. Induktive Energiekupplung und Batterieladesystem, wie in Anspruch 9 beschrieben, wobei die gleichrichtenden Mittel (130, 144) einen ersten Hochstrom-Gleichrichter (130) enthalten, um einen Ausgangsstrom zu liefern, wenn die Batterie (128) nicht vollständig geladen ist, sowie einen Niederstrom-Gleichrichter (144), der mit einem Durchlaßtransistor (146) verbunden ist, um einen Ausgangs Strom zu erzeugen, wenn der erste Gleichrichter (130) inaktiviert ist und nur ein Erhaltungsladungs-Ausgangsstrom für die Batterie (128) benötigt wird.