DE2031891A1

DE2031891A1 - Schaltung zum Aufladen einer Batterie

Info

Publication number: DE2031891A1
Application number: DE19702031891
Authority: DE
Inventors: William Frank Stafford Hill (Großbritannien)
Original assignee: Joseph Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1969-07-28
Filing date: 1970-06-27
Publication date: 1971-02-11
Also published as: US3633090A; FR2055289A5; GB1308449A

Description

Joseph Lucas (Industries) Ltd. 26. Juni 1970

Great King Street
Birmingham / England

Schaltung zum Aufladen einer Batterie

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Aufladen einer Batterie mit einem permanent-magnetischen Wechselstromgenerator, dessen dreiphasige Ausgangsspannung mittels eines Doppelweggleichrichters gleichgerichtet und von einem Regler geregelt wird» ^

Falls bei einer solchen bekannten Schaltung eine veränderbare Impedanzschaltung zum Regeln der dreiphasigen Ausgangsspannung verwendet wird, müssen theoretisch drei veränderbare Impedanzen benutzt werden.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine solche Schaltung in einer-vereinfachten Form zu schaffen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine erste veränderbare Impedanzschaltung zwischen zwei Phasen des Wechselstromgenerators geschaltet ist, sowie eine zweite veränderbare Impedanzschaltung zwischen fcwei anderen Phasen geschaltet ist und eine Einrichtung ä zum Abtasten der Spannung an der Batterie vorgesehen ist, die die Impedanz der genannten veränderbaren Impedanzschaltungen steuert, wobei die Spannung der Batterie geregelt wird.

•Die Erfindung ist sowohl für einen sterngeschalteten als auch einen dreieckgeschalteten.Wechselstromgenerator verwendbar und kann außerdem auch in einer Anordnuhg angewendet werden, bei der zwei einphasige Wicklungen zu einer Scott'schen-Schaltung in einer ; bekannten Weise geschaltet sind, so daß eine dreiphasige Ausgangsspannung erzeugt wird.

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Mit der Schaltung gemäß der Erfindung wird somit eine veränderbare Impedanz eingespart. Obwohl das unter gewissen Umständen eine asymmetrische Belastung des Wechselstromgenerators ergibt, ist diese Belastung noch durchaus annehmbar, so daß die gesamten,. Kosten der Anlage stark vermindert werden.

Die erfindungsgemäße Schaltung soll nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsschema eines Aueführungsbeispieles der Schaltung gemäß der Erfindung, und

und" ^ zwei abgeänderte Ausführungsbeispiele der Anordnung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

In Fig. 1 besitzt ein dreiphasiger sterngeschalteter permanentmagnetischer Wechselstromgenerator 11 drei Leitungen 8, 9, 10 für die Ausgangsspannung, über die ein dreiphasiger Doppelweggleichrichter 12 gespeist wird, der eine Ausgangsspannung zum Aufladen einer Batterie 10 liefert. In Reihe zwischen den Leitungen 8 und 9 ist eine sättigbare Induktionsspule 15a und eine Diode l4a in Reihe geschaltet. Die Induktionsspule 13a und die Diode l4a werden von einer anderen Reihenschaltung, die eine sättigbare Induktions-™ spule 15a und eine in Gegentakt geschaltete Diode 16a enthält, überbrückt. Eine ähnliche Anordnung ist zwischen den Leitungen 9 und 10 geschaltet, die die Induktionsspulen 13b und 15b und die Dioden l4b und l6b enthält. Die Schaltungselemente, die zwischen den Leitungen 8 und 9 geschaltet sind, bilden eine veränderbare Imprfgp«schaltung, wie auch die gleichen Schaltungselemente, die zwisehe» dfcn Leitungen 9 und 10 geschaltet sind. Zwischen den Leitungen 9 und 10 ist keine veränderbare Impedanzschaltung zwischengeschaltet.

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Parallel zur Batterie 10 ist eine Zenerdiode 17 in Reihe mit einem V.'iderstand 18 geschaltet, und parallel zu dieser Reihenschaltung 3st eine weitere Reihenschaltung geschaltet, die aus einem Widerstand 19 und aus einer Zenerdiode 21 besteht. An der Verbindungsstelle der Zenerdiode 17 mit dem Widerstand 18 liegt ein Ende einer Wicklung 22, deren anderes Ende an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 19 und der Zenerdiode 21 angeschlossen ist. '

Die Anordnung ist derart, daß bei einer Spannung der Batterie 10, die unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, keine der beiden Zenerdioderi 17 und 21 sich im leitenden Zustand befindet, so daß | ein Strom durch der. Widerstand 19, die Wicklung 22 und den Widerstand lP fließt. Die Wicklung 22 ist magnetisch mit den Induktionsspule:. 13a, 13b, 15a und 15b gekoppelt. Es soll für den Augenblick nur die veränderbare Impedanzschaltung betrachtet werden, die zwischen den Leitungen S und 9 geschaltet ist, wobei sich'nachstehende Arbeitsweise ergibt.

Die Induktionsspulen 13a und 15a leiten entsprechend die positiven und negativen Halbperioden des Wechselstromgenerators über die Dioden 14a und l5a. Beide Induktionsspulen 13* und 15a sind von ei: er selbstsättigenden Bauart, d.h. sie besitzen magnetische Kerne mit einer hohen Remanenz, die durch Impulse des Wechselstromgenerators gesättigt werden, so daß die Induktionsspulen normaler- | weise eine niedrige Impedanz aufweisen. Der Strom, der durch die Wicklung 22 über die Widerstände 19 und Ic fließt, ist derart gerichtet, daß die selbstsättigende Wirkung der Induktionsspulen 13a und 15a überwunden wird, so daß diese Induktionsspulen eine hohe Impedanz aufweisen und hierdurch ein Ladestrom über den Doppelweggleichrichter 12 zur Batterie 10 fließt. V/enn indessen eine vorbestimmte Spannung an der Batterie 10 erreicht ist, werden die Zenerdioden 17 und 21 gezündet, und ein Strom fließt jetzt

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in der Wicklung 22 in der entgegengesetzten Richtung. Die Wicklung 22 unterstützt jetzt die selbstsättigende Wirkung der Induktionsspulen Ij5a und 15a, die somit eine niedrige Impedanz einem Stromfluß zwischen den Leitungen <° und 9 entgegensetzen und die Stromzufuhr zum Doppelweggleichrichter 12 wird wirksam kurzgeschlossen. Es kann selbstverständlich festgestellt werden, daß die Induktionsspulen IJb und 15b in genau der gleichen Weise wirksair. sind, ".nd obwohl keine veränderbare Impedanzschaltung zwischen den Leitungen 8 und 10 vorhanden ist, wurde festgestellt, daß eine befriedigende Regelung erreicht wird, wenn die angegebene Schaltung verwendet wird.

Es kann selbstverständlich festgestellt werden, daß auch andere Arten voi. veränderbaren Impedanzschal^ungen in der gleichen Viel se verwendbar sind.

Die Anordnung, die in Fig. 1 gezeigt ist, arbeitet genau in der gleichen Weise, falls ein dreieckgeschalteter Wechselstromgenerator verwendet werden soll. Ein solcher Wechselstromgenerator besitzt selbstverständlich drei Leitungen für die Ausgangsspannung, und die gezeigte veränderbare Impedanzschaltung wird genau in der gleichen VIeise geschaltet.

Wie bereits vorstehend angedeutet, ist es auch möglich,einen Wechselstromgenerator mit einer Scott'schen-Schaltung zu verwenden. Eine solche Anordnung ist in Fig« 2 gezeigt. Der Wechselstromgenerator enthält zwei einphasige Wicklungen 21, 22, wobei die Enden der Wicklung 21 mit den Ausgangsleitungen 8 und 10 in Verbindung stehen und die Wicklung 22 mit einem Ende an einem zwischenliegenden Punkt der Wicklung 21 liegt, und deren anderes Ende mit der Ausgangsleitung 9 in Verbindung steht. Die Wirkungsweise der zwei einphasigen Wicklungen, die eine dreiphasige Ausgangsspannung liefern, ist bekannt und soll daher nicht näher beschrie-, ben werden. In Fig. 2 besteht die variable Impedanzschaltung, wie

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sie auch in Fig. 1 gezeigt ist, aus den Schaltelementen 13, lA, 15, 16, und jede dieser veränderlichen Schaltungen ist mit einem "i" bezeichnet. Es kann festgestellt werden, daß eine solche veränderbare Impedanzschaltung "i" zwischen den Leitungen 8 und 9, und die andere Impedanzschaltung "i" zwischen den Leitungen 9 und 10 geschaltet ist, so daß die gesamte Anordnung genau derjenigen entspricht, die in Fig. 1 dargestellt ist. Der DoppeJ.weggleichrichter 12 und die anderen Schaltungselemente sind in Fig.2 und Fig. J nicht gezeigt, da sie genau gleich wie in Fig. !.ausgebildet sind. Die beiden Impedanzschaltungen "i" können selbstverständlich zwischen jedem Paar der Leitungen 8, 9 oder 10 entsprechend geschaltet werden.

Die Fig. 3 zeigt eine alternative Anordnung der Impedanzschaltungen ^ul" bei einer Scott'sehen Schaltung. In diesem Falle wird die eine Impedanzschaltung "I" zwischen den Leitungen 8 und 10 geschaltet, und die andere Impedanzschaltung liegt parallel zuder Wicklung 22. Eine solche Anordnung ergibt durchaus befriedigende Resultate. Es gibt selbstverständlich eine sehr grofle Anzahl von anderen Möglichkeiten der Anordnung der Impedanzschaltungen "i", jedoch keine dieser Anordnungen ist befriedigend. Beispiele für solche unbefriedigende Anordnungen sind: Die eine Impedanzsehaltung "l^w ist parallel zur Wicklung 22 geschaltet, und die andere Impedanzschaltung liegt parallel zu einer halben Wicklung 21. Oder die eine Impedanzschaltung ist parallel zu der oberen Hälfte de? Wicklung 21 und die andere Impedanzschaltung zwischen dien Leitungen 9 und 10 geschaltet. In einem dritten Beispiel ist eine Impedanzschaltung parallel zu der Wicklung 22 und die andere Impedanzschaltung zwischen den Leitungen 8 und 9 geschaltet, und in einem vierten Beispiel ist die eine Impedanzschaltung parallel zu der oberen Hälfte der Wicklung 21, und die andere Impedanzschal tung zwischen den Leitungen 8 und 9 geschaltet. In jedem dieser Fälle verhindert eine ungenügende magnetisehe Kopplung

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zwischen der oberen und der unteren Hälfte der Wicklung 21, daß die Schaltung zufriedenstellend arbeitet.

Es ist außerdem auch möglich, das Prinzip, das in Fig. "> gezeigt •ist, bei einem sterngeschalteten V/echselstromgenerator anzuwenden, der in Fig. 1 gezeigt ist. Hierbei ist es nur erforderlich, daß in einem solchen Falle die eine Impedanzschaltung zwischen einer von beiden Leitungen liegt und die zw4ite Impedanzschaltung zwischen der dritten Leitung und dem Sternpunkt des Wechselstrorngenerators geschaltet ist. Bei einer solchen Anordnung ist es indessen erforderlich, die beiden Impedanzschaltungen derart zu wählen, daß sie verschiedene Charakteristiken besitzen, damit ein befriedigendes Ergebnis erreicht werden kann. Diese Auswahl bietet einem Fahhmann indessen keine große Schwierigkeit.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

M J Schaltur.G zum Aufladen einer Batterie mit einem permanentrnagnetischei. Wechselstromgenerator, dessen dreiphasige Aus-Gar.[;sspar;nut-E mittels eines Doppelweggleichrichters gleichgerichtet '-.i.id vor. einem Regler geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste veränderbare Impedanzschaltung 'IJa, l4a, 15a, 16a) zwischen zwei Phasen des Wechselstromf;e:,erators (ll) geschaltet ist, sowie eine zweite veränderbare Impedanzschalt.unß U3b* 1^b* 15b, l6b) zwischen zwei anderen Phasen geschaltet ist und eine Einrichtung (17, 18, 19, 21, 22) zum Abtasten der Spannung an der Batterie (10) vergesehen ist, die die Impedanz der genannten veränderbaren Impedanzschaltungen steuert, wobei die Spannung der Batterie (10) geregelt wird.

'2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der V.'echselstromgenerator (11) dreieckgeschaltet ist.

J. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (11) sterngeschaltet ist.

H. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine veränderbare Impedanzschaltung zwischen zwei Phasen und die andere veränderbare Impedanzschaltung zwischen der dritten Phase und dem Sternpunkt des Wechselstromgenerators geschaltet

sind. ■

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5· Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator als zweiphasiger Generator in Scott'scher Schaltung eine dreiphasige Ausgangsspannung erzeugt.

6. Schaltuug nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die erste veränderbare Impedanzschaltung (I) parallel zur ersten Wicklung f21) und die zweite veränderbare Impedanzschaltung (I) parallel zur zweiten Wicklung (22) geschaltet ist.

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7· Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede veränderbare Impedanzschaltung aus einer Reihenschaltung einer ersten sättigbaren Induktionsspule (IJa, 12b) und einer ersten Diode (l4a, 14b) und.aus einer zweiten Reihenschaltung aus einer zweiten sättigbaren Induktionsspule (15a, 15£) und einer in Gegentakt geschalteten zweiten Diode (16a, 16b) besteht, die parallel geschaltet sind, und daß die Abtasteinrichtung eine Wicklung (22) besitzt, die magnetisch mit den Induktionsspulen (13a, 13b, 15·* 15b) derart gekoppelt ist, daß die selbstsättigende Wirkung der Induktionsspulen überwunden wird, falls sich die Spannung der Batterie unterhalb eines vorbestimmten V/ertes befindet.

8. Schaltung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Wicklung (22) die selbstsättigende Wirkung der Induktionsspulen unterstützt, falls sich die Spannung der Batterie auf einen Wert oberhalb des vorbestimmten Wertes erhöht.

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