DE102012022204A1 - Voltage converter for connecting electrical load to supply voltage, has clock generator that adjusts pulse width for electrical consumer, such that power supplied to load does not exceeds the rated voltage of load on average over time - Google Patents

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Abstract

The converter has a clock generator (12) that is connected between an electrical power supply (14) and an electrical load (10), to produce a supply voltage of the load. A voltage measuring device (16) is provided to detect the supply voltage applied to the clock generator and to output a control signal (18) to a control unit (20), such that a control signal (22) is generated. The clock generator is provided to adjust the pulse width for an electrical consumer, such that the power supplied to the load does not exceeds the rated voltage of the load on an average over time. Independent claims are included for the following: (1) an electrical consumer; and (2) an industrial truck.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungswandler zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an eine Versorgungsspannung, die größer oder gleich einer Nennspannung des Verbrauchers ist.The present invention relates to a voltage converter for connecting an electrical load to a supply voltage which is greater than or equal to a nominal voltage of the load.

Bei batteriegetriebenen Flurförderzeugen besteht häufig der Wunsch, preisgünstige Verbraucher mit einer Nennspannung von beispielsweise 24 V einzusetzen. Flurförderzeuge werden häufig mit einer höheren Batteriespannung betrieben, so dass eine Spannungswandlung erforderlich ist.In battery-powered trucks, there is often a desire to use low-cost consumers with a rated voltage of, for example, 24V. Industrial trucks are often operated with a higher battery voltage, so that a voltage conversion is required.

Aus EP 1 005 256 A2 ist ein Spannungswandler für eine Flurförderzeug mit einer Gleichspannungsversorgung bekannt geworden. Als elektrischer Verbraucher ist ein elektrisches Leuchtmittel vorgesehen, wobei die Versorgungsspannung in dem Flurförderzeug größer als die Nennspannung des Leuchtmittels ist. Zum Herabsetzen der Versorgungsspannung für das Leuchtmittel ist ein Spannungswandler vorgesehen, der die Versorgungsspannung pulsweise so an den Verbraucher anlegt, dass die dem Verbraucher zugeführte Leistung im zeitlichen Mittel die Nennleistung nicht übersteigt. Der getaktete Spannungswandler arbeitet hierzu in einem Frequenzbereich von 10 kHz bis 100 kHz und verzichtet auf Mittel zur Glättung der an dem Verbraucher angelegten Spannung.Out EP 1 005 256 A2 is a voltage converter for a truck with a DC power supply has become known. As an electrical consumer, an electrical lamp is provided, wherein the supply voltage in the truck is greater than the rated voltage of the lamp. In order to reduce the supply voltage for the lighting means, a voltage converter is provided, which applies the supply voltage in pulses to the consumer in such a way that the power supplied to the load does not exceed the rated power over the time average. The clocked voltage converter operates for this purpose in a frequency range of 10 kHz to 100 kHz and dispenses with means for smoothing the voltage applied to the load.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler für elektrische Verbraucher bereitzustellen, der mit einfachen Mitteln universell bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen eingesetzt werden kann.The invention has for its object to provide a voltage converter for electrical consumers, which can be used with simple means universally at different supply voltages.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Spannungswandler mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention the object is achieved by a voltage converter with the features of claim 1. Advantageous embodiments form the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Spannungswandler ist vorgesehen und bestimmt zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an eine Versorgungsspannung, die größer als eine Nennspannung des Verbrauchers ist. Zwischen die Spannungsquelle mit der Versorgungsspannung und den elektrischen Verbraucher ist ein Taktgeber geschaltet, der die Versorgungsspannung pulsweise an den Verbraucher anlegt.The voltage converter according to the invention is provided and intended for connection of an electrical load to a supply voltage which is greater than a nominal voltage of the load. Between the voltage source with the supply voltage and the electrical load, a clock is connected, which applies the supply voltage in pulses to the consumer.

Erfindungsgemäß ist eine Spannungsmesseinrichtung vorgesehen, die die anliegende Versorgungsspannung erfasst und ein die erfasste Versorgungsspannung anzeigendes Steuersignal an den Taktgeber anlegt. Der Taktgeber passt ansprechend auf das Steuersignal die Pulsweite für den Verbraucher derart an, dass die im zeitlichen Mittel zugeführte Leistung eine Nennleistung des Verbrauchers nicht überschreitet. Alternativ oder zusätzlich passt der Taktgeber, ansprechend auf das Steuersignal, die Pulsweite für den Verbraucher derart an, dass die im zeitlichen Mittel zugeführte, pulsweise angelegte Versorgungsspannung die Nennspannung des Verbrauchers nicht überschreitet. Mit dem erfindungsgemäßen Spannungswandler ist es möglich, einen elektrischen Verbraucher mit einer niedrigen Nennspannung an beliebige Versorgungsspannungen anzuschließen. Über die Spannungsmesseinrichtung wird die aktuelle anliegende Versorgungsspannung erfasst und mit dem entsprechenden Takt weitergeleitet, um eine Überlastung des elektrischen Verbrauchers zu verhindern. Auf diese Weise kann der Spannungswandler ohne entsprechende Anpassung oder Umkonfiguration in Flurförderzeugen mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen eingesetzt werden.According to the invention, a voltage measuring device is provided which detects the applied supply voltage and applies a control signal indicating the detected supply voltage to the clock generator. The clock adjusts the pulse width for the load in response to the control signal such that the power supplied on a time average does not exceed a rated power of the load. Alternatively or additionally, in response to the control signal, the clock adjusts the pulse width for the consumer so that the supply voltage applied on a temporally average basis does not exceed the rated voltage of the load. With the voltage converter according to the invention, it is possible to connect an electrical load with a low nominal voltage to any supply voltages. About the voltage measuring device, the current applied supply voltage is detected and forwarded with the appropriate clock to prevent overloading of the electrical load. In this way, the voltage converter can be used without appropriate adaptation or reconfiguration in trucks with different supply voltages.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist in dem Taktgeber des Spannungswandlers die Nennleistung und/oder Nennspannung des elektrischen Verbrauchers gespeichert, so dass jeweils passend zu der aktuellen Versorgungsspannung die Pulsweite für den elektrischen Verbraucher bestimmt werden kann.In a preferred embodiment, the rated power and / or rated voltage of the electrical load is stored in the clock of the voltage converter, so that in each case matching the current supply voltage, the pulse width for the electrical load can be determined.

Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der Pulsweite durch den Taktgeber entsprechend einem vorbestimmten Betriebszustand des Verbrauchers. Auf diese Weise können die Verbraucher über den Taktgeber stärker oder schwächer angesteuert werden und beispielsweise langsam hochgefahren werden (Soft-Start). Auch ist es bei einem Leuchtmittel als Verbraucher beispielsweise möglich, dieses heller oder weniger hell anzusteuern. Ferner besteht die Möglichkeit, ein Blinken des Leuchtmittels über den Taktgeber anzusteuern.Preferably, the determination of the pulse width by the clock takes place in accordance with a predetermined operating state of the consumer. In this way, the consumers can be controlled via the clock stronger or weaker and, for example, slowly booted (soft start). It is also possible with a light bulb as a consumer, for example, to control this brighter or less bright. It is also possible to control a flashing of the bulb via the clock.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die erfindungsgemäße Aufgabe ebenfalls durch einen elektrischen Verbraucher, insbesondere ein Leuchtmittel gelöst, bei dem der erfindungsgemäße Spannungswandler in ein Gehäuse des Leuchtmittels integriert ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der so ausgestattete elektrische Verbraucher direkt an verschiedenste Versorgungsspannungen angeschlossen werden kann, was beispielsweise bei der Ausstattung von Flurförderzeugen mit unterschiedlichen Betriebsspannungen die Konfiguration erleichtert.In a preferred embodiment, the object according to the invention is likewise achieved by an electrical load, in particular a lighting means, in which the voltage converter according to the invention is integrated in a housing of the lighting means. In this way it can be ensured that the so-equipped electrical consumers can be connected directly to a variety of supply voltages, which facilitates the configuration, for example, in the equipment of industrial trucks with different operating voltages.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch ein Flurförderzeug mit einer Batterie und mindestens einem elektrischen Verbraucher gelöst, wobei eine Versorgungsspannung der Batterie größer oder gleich einer Nennspannung des elektrischen Verbrauchers ist. Zwischen die Versorgungsspannung und den elektrischen Verbraucher ist ein Taktgeber geschaltet, der die Versorgungsspannung pulsweise an den elektrischen Verbraucher anlegt. Erfindungsgemäß weist das Flurförderzeug eine Spannungsmesseinrichtung auf, die die anliegende Versorgungsspannung erfasst und ein der erfassten Versorgungsspannung entsprechendes Steuersignal an den Taktgeber anlegt. Der Taktgeber passt ansprechend auf das Steuersignal die Pulsweite für den elektrischen Verbraucher derart an, dass im zeitlichen Mittel die dem elektrischen Verbraucher zugeführte Leistung die Nennleistung des Verbrauchers nicht übersteigt. Alternativ oder zusätzlich passt der Taktgeber, ansprechend auf das Steuersignal, die Pulsweite für den Verbraucher derart an, dass die im zeitlichen Mittel zugeführte, pulsweise angelegte Versorgungsspannung die Nennspannung des Verbrauchers nicht überschreitet. Das erfindungsgemäße Flurförderzeug besitzt den Vorteil, dass auch günstig herzustellende elektrische Verbraucher mit einer von der Versorgungsspannung abweichenden Nennspannung in dem Flurförderzeug eingesetzt werden können.The object of the invention is also achieved by an industrial truck with a battery and at least one electrical load, wherein a supply voltage of the battery is greater than or equal to a nominal voltage of the electrical load. Between the supply voltage and the electrical consumers a timer is connected, which applies the supply voltage in pulses to the electrical consumer. According to the invention, the industrial truck has a voltage measuring device which detects the applied supply voltage and applies a control signal corresponding to the detected supply voltage to the clock generator. In response to the control signal, the clock adjusts the pulse width for the electrical load in such a way that, on average over time, the power supplied to the electrical load does not exceed the rated power of the load. Alternatively or additionally, in response to the control signal, the clock adjusts the pulse width for the consumer so that the supply voltage applied on a temporally average basis does not exceed the rated voltage of the load. The truck according to the invention has the advantage that also low-cost electrical consumers can be used with a different voltage from the supply voltage in the truck.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Spannungswandler in ein Gehäuse des elektrischen Verbrauchers integriert sein, so dass dieser wie ein herkömmlicher Verbraucher in dem Fahrzeug verbaut werden kann.In a preferred embodiment, the voltage converter can be integrated in a housing of the electrical load so that it can be installed in the vehicle like a conventional consumer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Ansicht ein Blockschaltbild für einen elektrischen Verbraucher 10. Der elektrische Verbraucher 10 wird gespeist von einem als Taktgeber ausgebildeten, getakteten Wandler 12, der über eine Batterie 14 an eine elektrische Versorgungsspannung angeschlossen ist. Eine Spannungsmesseinrichtung 16 erfasst die an dem Taktgeber 12 anliegende Versorgungsspannung und gibt ein Steuersignal 18 an eine Steuereinheit 20 weiter. Die Steuereinheit 20 bestimmt die notwendige Pulsweite für den elektrischen Verbraucher 10 und legt ein entsprechendes Steuersignal 22 an den getakteten Taktgeber 12 an. Der Taktgeber 12 taktet die anliegende Versorgungsspannung aus der Batterie 14 entsprechend dem Signal 22 der Steuereinheit 20, so dass bei geschlossenem Schalter 24 der elektrische Verbraucher 10 im zeitlichen Mittel mit einer Leistung versorgt wird, die die Nennleistung des Verbrauchers 10 nicht übersteigt. Alternativ kann auch auf die Nennspannung im zeitlichen Mittel bei der Taktung durch den Taktgeber abgestellt werden. Allgemein kann bei bekannter Leistung des Verbrauchers durch die Messung der Betriebsspannung eine Taktung eingestellt werden, die auch eine Überlastung des Verbrauchers mit einer Spannung kleiner als seine Nennspannung verhindert.The single FIGURE is a schematic view of a block diagram of an electrical load 10 , The electrical consumer 10 is fed by a timer designed as a clocked converter 12 that has a battery 14 is connected to an electrical supply voltage. A tension measuring device 16 detects the at the clock 12 applied supply voltage and outputs a control signal 18 to a control unit 20 further. The control unit 20 determines the necessary pulse width for the electrical consumer 10 and sets a corresponding control signal 22 to the clocked clock 12 at. The clock 12 Clocks the applied supply voltage from the battery 14 according to the signal 22 the control unit 20 , so with the switch closed 24 the electrical consumer 10 is supplied on a timely basis with a power which is the rated power of the consumer 10 does not exceed. Alternatively, it can also be switched off to the nominal voltage in the time average during the clocking by the clock. In general, with a known power of the consumer by the measurement of the operating voltage, a timing can be set, which also prevents overloading of the consumer with a voltage less than its rated voltage.

Besitzt der elektrische Verbraucher 10 beispielsweise einen Widerstand von 24 Ohm und stellt die Batterie 14 eine Versorgungsspannung von 24 V zur Verfügung, so kann, wenn der elektrische Verbraucher 10 einen Strom von 1A benötigt, auf eine getaktete Ansteuerung verzichtet werden und der Taktgeber 12 legt direkt die anliegende Versorgungsspannung an den Verbraucher 10 an. Wird nun für die Versorgungsspannung der Batterie 14 eine Spannung von 48 V gewählt, so erkennt der Spannungsmesser 16 die höhere Spannung und taktet den Taktgeber mit 50%, d. h., bei einer vorgegebenen Taktlänge ist der Taktgeber 12 zur Hälfte der Zeit ausgeschaltet.Owns the electrical consumer 10 for example, a resistance of 24 ohms and puts the battery 14 a supply voltage of 24V available, so can when the electrical load 10 a stream of 1A required to be dispensed with a clocked control and the clock 12 puts directly the applied supply voltage to the consumer 10 at. Will now for the supply voltage of the battery 14 chosen a voltage of 48 V, then recognizes the voltmeter 16 the higher voltage and clocks the clock with 50%, ie, at a given cycle length is the clock 12 turned off halfway through the time.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1005256 A2 [0003] EP 1005256 A2 [0003]

Claims (7)

Spannungswandler zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an eine Versorgungsspannung, die größer oder gleich einer Nennspannung des Verbrauchers ist, wobei zwischen die Versorgungsspannung und den elektrischen Verbraucher ein Taktgeber (12) geschaltet ist, der die Versorgungsspannung pulsweise an den Verbraucher (10) anlegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsmesseinrichtung (16) vorgesehen ist, die die anliegende Versorgungsspannung erfasst und ein die erfasste Versorgungsspannung anzeigendes Steuersignal (18) an den Taktgeber (12) anlegt, der ansprechend auf das Steuersignal (22) die Pulsweite für den Verbraucher derart anpasst, dass im zeitlichen Mittel die zugeführte Leistung eine Nennleistung und/oder die pulsweise angelegte Vorsorgespannung die Nennspannung des Verbrauchers nicht überschreitet.Voltage converter for connecting an electrical load to a supply voltage which is greater than or equal to a nominal voltage of the load, wherein between the supply voltage and the electrical load, a clock generator ( 12 ), which supplies the supply voltage in pulses to the consumer ( 10 ), characterized in that a voltage measuring device ( 16 ) is provided which detects the applied supply voltage and a control signal indicating the detected supply voltage ( 18 ) to the clock ( 12 ) in response to the control signal ( 22 ) adjusts the pulse width for the consumer such that on average over time the power supplied does not exceed a nominal power and / or the pulse-applied bias voltage does not exceed the nominal voltage of the load. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Taktgeber (12) die Nennleistung und/oder die Nennspannung des elektrischen Verbrauchers gespeichert ist.Voltage converter according to claim 1, characterized in that in the clock ( 12 ) the rated power and / or the rated voltage of the electrical load is stored. Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber (12) die Pulsweite entsprechend einem vorbestimmten Betriebszustand des Verbrauchers bestimmt.Voltage transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the clock generator ( 12 ) determines the pulse width according to a predetermined operating state of the consumer. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber eine Mikroprozessor aufweist.Voltage converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the clock has a microprocessor. Elektrischer Verbraucher, insbesondere Leuchtmittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in ein Gehäuse des Leuchtmittels integriert ist.Electrical consumers, in particular bulbs, characterized in that the voltage converter is integrated according to one of claims 1 to 4 in a housing of the lamp. Flurförderzeug mit einer Batterie und mindestens einem elektrischen Verbraucher, wobei eine Versorgungsspannung der Batterie größer oder gleich einer Nennspannung des elektrischen Verbrauchers ist, wobei zwischen die Versorgungsspannung und den elektrischen Verbraucher ein Taktgeber geschaltet ist, der die Versorgungsspannung pulsweise an den Verbraucher anlegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsmesseinrichtung vorgesehen ist, die die anliegende Versorgungsspannung erfasst und ein Steuersignal an den Taktgeber anlegt, der ansprechend auf das Steuersignal die Pulsweite für den Verbraucher derart anpasst, dass im zeitlichen Mittel die zugeführte Leistung eine Nennleistung und/oder die pulsweise angelegte Versorgungsspannung die Nennspannung des Verbrauchers nicht überschreitet.Truck with a battery and at least one electrical load, wherein a supply voltage of the battery is greater than or equal to a nominal voltage of the electrical load, wherein between the supply voltage and the electrical load, a clock is connected, which applies the supply voltage in pulses to the consumer, characterized in that a voltage measuring device is provided which detects the applied supply voltage and applies a control signal to the clock generator which, in response to the control signal, adjusts the pulse width for the consumer so that the power supplied is a rated power over time and / or the nominal voltage applied to the pulsed supply voltage of the consumer. Flurförderzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler in ein Gehäuse des elektrischen Verbrauchers integriert ist.Truck according to claim 6, characterized in that the voltage converter is integrated in a housing of the electrical load.
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