DE1463096B2 - Power supply device, in particular for a motor vehicle - Google Patents

Power supply device, in particular for a motor vehicle

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Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Drehstromgenerator, einer aufladbaren Batterie, einem Brückengleichrichter, der mindestens zum Teil aus Thyristoren besteht, deren Steuerelektroden an einen Oszillator angeschlossen sind, und mit einem Spannungsregler, dessen Eingangsgröße die Batteriespannung ist und dessen Ausgang ein Schaltglied aufweist, das den Oszillator bei Überschreiten der vorgesehenen Spannung kurzschließt.The invention relates to a power supply device, in particular for a motor vehicle, with a three-phase generator, a rechargeable battery, a bridge rectifier, at least for Part consists of thyristors, the control electrodes of which are connected to an oscillator, and with a voltage regulator whose input variable is the battery voltage and whose output is a switching element which short-circuits the oscillator when the intended voltage is exceeded.

Eine Stromversorgungseinrichtung dieser Art ist z.B. durch die FR-PS 1300 302 bekannt, jedoch wird dort der Oszillator nicht kurzgeschlossen, sondern direkt von der Spannung gesteuert. Ihre Thyristoren arbeiten mit kontinuierlich angeschalteten Steuerpotentialen. Dabei erweist sich als nachteilig, daß sich an den Steuerelektroden der Thyristoren im gesperrten Zustand Ladungsansammlungen bilden, die zu Beschädigungen der Thyristoren führen können. A power supply device of this type is known e.g. from FR-PS 1300 302, however the oscillator is not short-circuited there, but controlled directly by the voltage. Your thyristors work with continuously switched on control potentials. It turns out to be disadvantageous that charge accumulations form on the control electrodes of the thyristors in the blocked state, which can damage the thyristors.

Es müssen also relativ große Thyristoren in Verbindung mit umfangreichen Kühlelementen eingesetzt werden, was zu einem hohen Raumbedarf für die Stromversorgungseinrichtung führt, so daß sie sich für den Einsatz in Kraftfahrzeugen nur begrenzt eignet. Ferner wird bei der bekannten Stromversorgungseinrichtung an die Steuerelektroden der Thyristoren eine gegenüber ihrer Kathodenspannung höhere Spannung angelegt. Dies führt dazu, daß im gesperrten Zustand die Anodenspannung praktisch mit der Steuerelektrodenspannung übereinstimmt. Deshalb ist zur öffnung der Thyristoren bzw. zur Einleitung eines Schaltvorganges eine relativ hohe Anodenspannung erforderlich, was gleichzeitig eine hohe Generatordrehzahl voraussetzt.So it must be used relatively large thyristors in connection with extensive cooling elements become, which leads to a large amount of space for the power supply device, so that they limited for use in motor vehicles suitable. Furthermore, in the known power supply device to the control electrodes of the thyristors a voltage higher than its cathode voltage is applied. This leads to im locked State the anode voltage practically corresponds to the control electrode voltage. That's why is a relatively high anode voltage to open the thyristors or to initiate a switching process required, which at the same time requires a high generator speed.

Es ist ferner durch die GB-PS 973 013 bekannt, bei einer Stromversorgungseinrichtung mit Thyristoren abhängig von dem Ausgangssignal einer Vergleicherschaltung zur Erzielung eines Regelvorgangs eine Phasenwinkeländerung an den Thyristoren hervorzurufen. An den Steuerelektroden der Thyristoren werden Steuersignale erzeugt, deren Phase gegenüber derjenigen des zugeordneten Generators unterschiedlich, d. h. verzögert ist. Die jeweilige Verzögerung ist durch die Vergleicherschaltung direkt proportionalIt is also known from GB-PS 973 013, in a power supply device with thyristors depending on the output signal of a comparator circuit to achieve a control process cause a phase angle change on the thyristors. On the control electrodes of the thyristors control signals are generated whose phase differs from that of the assigned generator, d. H. is delayed. The respective delay is directly proportional to the comparator circuit

ίο einer jeweils festgestellten und auszuregelnden Spannungsabweichung. Auch diese Stromversorgungsein- j richtung ist sehr umfangreich aufgebaut und erfüllt ι nicht das Erfordernis eines geringen Raumbedarfs. ■ Außerdem ist ihre Herstellung infolge des hohen I schaltungstechnischen Aufwandes kostspielig.ίο a voltage deviation that has been determined and has to be regulated. This power supply device is also very extensive and fulfills ι not the requirement of a small footprint. ■ In addition, due to the high I circuitry expense costly.

Durch die FR-PS 1 359 099 ist es bekannt, einen Gleichstromgenerator mit einem Thyristor zu regeln, der durch die Signale eines Impulsgenerators in Sperrstellung umzuschalten ist. Der Thyristor dient dabei zur Feldeinstellung, nicht jedoch zur Regelung des Laststromkreises. Deshalb ist auch dieses Prinzip nicht geeignet, die besonderen, bei Drehstromgeneratoren mit nachgeschalteten Gleichrichtern auftretenden und vorstehend aufgezeigten Probleme zu beseitigen. From FR-PS 1 359 099 it is known to regulate a direct current generator with a thyristor, which can be switched to the locked position by the signals of a pulse generator. The thyristor is used for setting the field, but not for regulating the load circuit. That is why this principle is also not suitable, the special ones that occur with three-phase generators with downstream rectifiers and to eliminate the problems identified above.

Schließlich wurde bereits vorgeschlagen (älteres Patent P 14 63 360.4-32), entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1, bei der Stromversorgung für Kraftfahrzeuge mit einem Wechselstrom-1 generator und einem aus Thyristoren bestehenden Doppelweggleichrichter einen Spannungsregler vorzusehen, dessen.Eingangsgröße die Batteriespannung ist und dessen Ausgang ein Schaltglied aufweist, das einen die Thyristoren steuernden Oszillator bei Überschreiten einer vorgegebenen Spannung kurzschließt. Diese Anordnung ermöglicht durch besondere Schaltungsmaßnahmen, daß bei Unterbrechung der Verbindung zur Batterie die angeschlossenen Verbraucher nicht überlastet werden; es sind jedoch keine Maßnahmen vorgesehen, die eine Überlastung der Thyristoren, die zu den vorstehend aufgezeigten Problemen führt, vermeiden.Finally, it has been proposed (earlier patent P 14 63 360.4-32), generator according to the preamble of claim 1, wherein the power supply for motor vehicles with an AC 1 and to provide a voltage regulator to a group consisting of thyristors rectifier, dessen.Eingangsgröße the battery voltage, and the output of which has a switching element which short-circuits an oscillator controlling the thyristors when a predetermined voltage is exceeded. This arrangement makes it possible through special circuit measures that the connected consumers are not overloaded when the connection to the battery is interrupted; however, no measures are provided to avoid overloading the thyristors, which leads to the problems outlined above.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Stromversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die beschriebenen Ladungsansammlungen und damit verbundene Beschädigungen der Thyristoren vermieden werden und gleichzeitig durch Verkleinerung der Thyristoren sowie der zugeordneten Kühlelemente eine wesentliche Verringerung des Raumbedarfs sowie der Herstellungskosten möglich wird.The object of the invention is therefore to provide a power supply device of the type mentioned at the beginning Kind to improve so that the described accumulation of charge and the damage associated with it the thyristors can be avoided and at the same time by downsizing the thyristors as well the associated cooling elements a significant reduction in space requirements and manufacturing costs becomes possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Stromversorgungseinrichtung erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß der Sternpunkt des Generators über den mit Batteriepotential verbundenen Oszillator (/?C-Reihenschaltung) mit den Steuerelektroden der Thyristoren verbunden ist und daß zwischen dem Kondensator und dem Pluspol der Batterie eine Sperrdiode liegt.To solve this problem, the power supply device is designed according to the invention in such a way that that the neutral point of the generator is via the oscillator connected to the battery potential (/? C series connection) is connected to the control electrodes of the thyristors and that between the capacitor and a blocking diode is connected to the positive pole of the battery.

Durch diese Schaltungsmaßnahmen wird gewährleistet, daß das impulsförmige Steuersignal für die Thyristoren nur im gesperrten Zustand des Schaltgliedes wirksam werden kann. Es sind also an den Steuerelektroden der Thyristoren keine derart hohen Ladungsansammlungen zu befürchten wie bei der eingangs genannten bekannten Stromversorgungseinrichtung. Schon deshalb ist es möglich, eine Einrichtung nach der Erfindung billiger und kleiner als be-These circuit measures ensure that the pulse-shaped control signal for the Thyristors can only be effective when the switching element is blocked. So there are to the Control electrodes of the thyristors do not have to worry about such high accumulations of charges as with the known power supply device mentioned at the outset. For this reason alone it is possible to set up a facility according to the invention cheaper and smaller than

kannte Einrichtungen auszubauen. Da aber auch die Anodenspannung der Thyristoren im gesperrten Zustand nicht mehr mit der Steuerelektrodenspannung übereinstimmt, muß zur Öffnung der Thyristoren nicht mehr eine relativ große Spannungsüberhöhung an den Anoden vorhanden sein, so daß auch die Größe des Generators bei gleichbleibender Leistung der gesamten Stromversorgungseinrichtung verringert werden kann.to expand known facilities. But there is also the anode voltage of the thyristors in the blocked state no longer coincides with the control electrode voltage must be used to open the thyristors there is no longer a relatively large increase in voltage at the anodes, so that the Reduced size of the generator while maintaining the same performance of the entire power supply device can be.

Vorteilhaft ist die Stromversorgungseinrichtung derart weiter ausgebildet, daß das Schaltglied ein Schalttransistor ist, dessen Basis über eine Zenerdiode mit Batteriepotential verbunden ist und dessen Emitter-Kollektor-Strecke zwischen den Verbindungspunkt von Kondensator und Sperrdiode und Masse geschaltet ist.The power supply device is advantageously designed in such a way that the switching element is a Switching transistor whose base is connected to battery potential via a Zener diode and whose Emitter-collector path between the connection point of the capacitor and blocking diode and ground is switched.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden zur Darstellung der Arbeitsweise sowie der Erläuterung der durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen erzielten Wirkungen an Hand der Figur beschrieben.An embodiment of the invention is shown below to illustrate the operation and the Explanation of the effects achieved by the measures described above with reference to the figure described.

In der Figur ist ein Drehstromgenerator 1 dargestellt, der drei im Stern geschaltete Wicklungen aufweist. Dieser Generator liefert über einen Brückengleichrichter 2 Strom mit einer Frequenz / an eine Batterie 3. Der Brückengleichrichter 2 enthält in jedem Zweig eine gewöhnliche Diode A1 sowie einen Thyristor 4. In jedem Zweig sind die Diode und" der Thyristor gleichsinnig miteinander in Reihe geschaltet, wobei jede Reihenschaltung an die Batterie-3 angeschaltet ist. Der jeweilige Verbindungspunkt einer Reihenschaltung ist an eine der Wicklungen des Drehstromgenerators angeschaltet. Die Steuerelektroden der Thyristoren 4 erhalten Steuerimpulse, die durch ihre Zusammenschaltung an den gemeinsamen Schaltungspunkt E über die Widerstände 6 die Frequenz 3/ haben, da ein Drehstromgenerator 1 vorgesehen ist.In the figure, a three-phase generator 1 is shown, which has three star-connected windings. This generator supplies current with a frequency / to a battery 3 via a bridge rectifier 2. The bridge rectifier 2 contains an ordinary diode A 1 and a thyristor 4 in each branch. In each branch, the diode and the thyristor are connected in series in the same direction, Each series circuit is connected to the battery 3. The respective connection point of a series circuit is connected to one of the windings of the three-phase generator. The control electrodes of the thyristors 4 receive control pulses which, when connected to the common circuit point E via the resistors 6, have the frequency 3 / have, since a three-phase generator 1 is provided.

Der Sternpunkt A des Drehstromgenerators 1 ist mit einem Schaltungspunkt B verbunden, der am negativen Pol der Batterie 3 liegt. Diese Verbindung erfolgt über einen Widerstands. Der Schaltungspunkt B liegt außerdem an Masse. Am Sternpunkt A tritt die Frequenz 3/ auf.The star point A of the alternator 1 is connected to a circuit point B, which is connected to the negative pole of the battery 3. This connection is made via a resistor. The circuit point B is also grounded. Frequency 3 / occurs at star point A.

Aus einem Widerstand R und einer Kapazität C ist ein Oszillator gebildet, der das Signal am Sternpunkt A mit der Frequenz 3/ in Impulse derselben Frequenz umwandelt, die über den Schaltungspunkt £ an die Steuerelektroden der Thyristoren 4 gelangen. Jeder Thyristor 4 wird also abhängig von der Frequenz 3/ durch einen Steuerimpuls umgeschaltet, der glichzeitig mit dem Signal am Stempunkt A auftritt. Die Widerstände 6 begrenzen dabei S die an den Steuerelektroden der Thyristoren 4 auftretende Belastung.An oscillator is formed from a resistor R and a capacitance C, which converts the signal at the star point A with the frequency 3 / into pulses of the same frequency, which reach the control electrodes of the thyristors 4 via the circuit point £. Each thyristor 4 is thus switched depending on the frequency 3 / by a control pulse that occurs at the same time as the signal at the star point A. The resistors 6 limit the load occurring on the control electrodes of the thyristors 4.

Eine Sperrdiode 7 ist zwischen den Schaltungspunkt £ und den Pol der Batterie 3 geschaltet, der mit den Thyristoren 4 verbunden ist. Diese Diode 7A blocking diode 7 is connected between the circuit point £ and the pole of the battery 3, the is connected to the thyristors 4. This diode 7

ίο hält einerseits das Niveau der Steuerimpulse auf der Höhe der Batteriespannung, andererseits verhindert sie einen Kurzschluß der Steuerimpulse über die Batterie 3.
Eine Zenerdiode 8 ist an den Abgriff eines Potentiometers a, b angeschaltet, welches durch Anschaltung an Massepotential der Batterie 3 parallel geschaltet ist. Die Zenerspannung dieser Zenerdiode 8 bildet die Bezugsspannung für den Regelvorgang und ist der an den Punkten a, b auftretenden Spannungίο on the one hand keeps the level of the control pulses at the level of the battery voltage, on the other hand it prevents a short circuit of the control pulses via the battery 3.
A Zener diode 8 is connected to the tap of a potentiometer a, b , which is connected in parallel by being connected to the ground potential of the battery 3. The Zener voltage of this Zener diode 8 forms the reference voltage for the control process and is the voltage occurring at points a, b

so entgegengerichtet. Wenn die Spannung am Punkt α niedriger als die Bezugsspannung ist, wird ein mit der Zenerdiode 8 an seiner Basis verbundener Schalttransistor 9 gesperrt, und die Steuerimpulse mit der Frequenz 3/ werden den Steuerelektroden, der Thyristören 4 zugeführt. Diese werden dadurch geöffnet und bewirken die Einspeisung der Generatorleistung auf die Batterie 3. Wenn die Spannung am Punkt α größer als die Bezugsspannung wird, erfolgt eine Durchschaltung des Schalttransistors 9, und die Steuerimpulse mit der Frequenz 3/ werden über diesen Schalttransistor 9 nach Masse kurzgeschlossen.so opposite. If the stress at point α is lower than the reference voltage, a switching transistor connected to the Zener diode 8 at its base becomes 9 blocked, and the control pulses with the frequency 3 / are the control electrodes, the thyristors 4 supplied. This opens these and causes the generator power to be fed in to the battery 3. If the voltage at point α is greater than the reference voltage, a Switching through the switching transistor 9, and the control pulses with the frequency 3 / are over this Switching transistor 9 shorted to ground.

Eine Schaltungsanordnung der vorstehend beschriebenen Art ermöglicht also eine Anschaltung der Steuerimpulse an die Thyristoren 4 jeweils nur dann, wenn sie tatsächlich zur öffnung dieser Thyristoren gebraucht werden. Diese Art der Steuerung erfolgt unverzögert und verhindert jegliche Ansammlung von Ladungen an den Steuerelektroden der Thyristoren 4. Die einfache Anordnung der Zenerdiode 8 und des Schalttransistors 9 in Verbindung mit dem beschriebenen Potentiometer gestattet ferner eine sehr genaue Einstellung des Einsatzpunktes der Regelung, da die Batteriespannung insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen einen Wert hat, der den Zenerspannungen der üblichen Zenerdioden größenordnungsmäßig entspricht und somit für den Vergleichsvorgang keine komplizierten Schaltmaßnahmen erforderlich sind.A circuit arrangement of the type described above therefore enables connection the control pulses to the thyristors 4 only when they actually open these thyristors to be needed. This type of control is instantaneous and prevents any accumulation of charges on the control electrodes of the thyristors 4. The simple arrangement of the Zener diode 8 and the switching transistor 9 in conjunction with the potentiometer described also allows a very precise setting of the starting point of the regulation, since the battery voltage in particular when used in motor vehicles has a value that is of the order of magnitude of the zener voltages of the usual zener diodes corresponds and thus no complicated switching measures for the comparison process required are.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Stromversorgungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Drehstromgenerator, einer aufladbaren Batterie, einem Brükkengleichrichter, der mindestens zum Teil aus Thyristoren besteht, deren Steuerelektroden an einen Oszillator angeschlossen sind, und mit einem Spannungsregler, dessen Eingangsgröße die Batteriespannung ist und dessen Ausgang ein Schaltglied aufweist, das den Oszillator bei Überschreiten der vorgesehenen Spannung kurzschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sternpunkt des Generators (1) über den mit Batteriepotential verbundenen Oszillator (RC-Reihenschaltung R, C) mit den Steuerelektroden der Thyristoren (4) verbunden ist und daß zwischen dem Kondensator (C) und dem Pluspol der Batterie (3) eine Sperrdiode (7) liegt.1. Power supply device, in particular for a motor vehicle, with a three-phase generator, a rechargeable battery, a bridge rectifier, which consists at least partially of thyristors, the control electrodes of which are connected to an oscillator, and with a voltage regulator, the input variable of which is the battery voltage and the output of which is a Has switching element which short-circuits the oscillator when the intended voltage is exceeded, characterized in that the star point of the generator (1) is connected to the control electrodes of the thyristors (4) via the oscillator (RC series circuit R, C) connected to the battery potential, and that a blocking diode (7) is located between the capacitor (C) and the positive pole of the battery (3). 2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied ein Schalttransistor (9) ist, dessen Basis über eine Zenerdiode (8) mit Batteriepotential verbunden ist und dessen Emitter-Kollektor-Strecke zwischen den Verbindungspunkt von Kondensator (C) und Sperrdiode (7) und "Masse geschaltet ist.2. Power supply device according to claim 1, characterized in that the Switching element is a switching transistor (9), the base of which is connected to a Zener diode (8) with battery potential is connected and its emitter-collector path between the connection point of Capacitor (C) and blocking diode (7) and "ground is connected.
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