DE2128847C3 - Stromversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Dreiphasen-Permanentmagnet-Wechselstromgenerator, einer Batterie und einem Dreiphasen-Zweiweg-Gleichrichter, welcher Zweiweg-Gleichrichter zum Teil aus Thyristoren zur Steuerung der Energiezuleitung vom Wechselstromgenerator zur Batterie besteht, ferner mit einer spannungsabhängigen Regelschaltung zur Regelung des Steuerstroms der Thyristoren in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators.

In einer bekannten Stromversorgungseinrichtung dieser Art (GBPS 1128 013) besteht der Zweiweggleichrichter aus drei Thyristoren und drei Dioden, wobei jeweils ein Thyristor und eine Diode einer Phase zugeordnet sind. Wird die Batterie während der Ladung abgetrennt, dann entsteht ein Spannungsstoß zwischen den Ausgangsleitungen als Folge der induktiven Energie des Wechselstromgenerators. Dieser Spannungsstoß führt dazu, daß die Regelschaltung den Steuerstrom für die Thyristoren sperrt. Der jeweilige Thyristor sperrt dann, sobald er entgegengesetzt vorgespannt ist, so daß kein weiterer Strom vom Wechselstromgenerator zu. den Ausgangsleitungen fließt. Ob ein Thyristor sperrt oder nicht, hängt davon ab, ob sein Hauptstrom auf Null abfällt. Bei dieser bekannten Stromversorgungseinrichtung kann jeder Thyristor über eine der Dioden leiten, die den beiden anderen Phasen zugeordnet ist» denen der Thyristor nicht zugeordnet ist Unter bestimmten Voraussetzungen fällt der Strom nicht auf Null ab; folglich sperrt der Thyristor nicht Es können dadurch Beschädigungen von Bauelementen indem System hervorgerufen werden.

Eine einfache Lösung dieses Problems besteht darin, daß man im Zweiwegegleichrichter sechs Thyristoren vorsieht; aber Thyristoren sind teuer, so daß diese Lösung nicht vorteilhaft ist

Bei einer anderen bekannten Stromversorgungseinrichtung (PT-OS 1538 090> die vorzugsweise als Schweißgerät eingesetzt wird, sind im Sekundarkrets eines Transformators zur Vergleichmäßigung des Stromes in einem Ausführungsbeispiel in mindestens zwei Phasen jeweils ein Thyristor und eine Diode vorgesehen, während in der dritten Phase nur eine Diode vorgesehen ist In anderen Ausführungen dieser bekannten Einrichtung sind jeder Phase eine Diode und ein Thyristor zugeordnet In jedem Fall sind die mit einem Thyristor an derselben Phase liegenden Dioden zu einem teil dieser Phase in Reihe und zum anderen Teil derselben Phase parallel geschaltet Sie werden also nicht von dem vollen Sekundärstrom durchflossen, sondern dienen lediglich dazu, einen gewissen Stromfluß aufrechtzuerhalten, wenn die Thyristoren gesperrt sind. Bei dieser bekannten Schaltung besteht das Problem also darin, den Stromfluß im Sekundärkreis und damit die Leitfähigkeit der Thyristoren aufrechtzuerhalten, und nicht darin, ein sicheres Abschalten der Thyristoren zu gewährleisten. ...

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Stromversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art mit einem möglichst geringen Aufwand an Bauelementen ein sicheres Ausschalten ohne Gefährdung der Bauelemente zu gewährleisten, wenn die Batterie von der Stromversorgungseinrichtung getrennt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zweiweggleichrichter aus vier Thyristoren und zwei Dioden besteht, wobei die beiden Dioden einer der Phasen des Wechselstromgenerators und die Thyristoren den beiden anderen Phasen des Wechselstromgenerators zugeordnet sind, daß die spannungsabhängige Regelschaltung den Steuerstrom für die vier Thyristoren bei unter dem Sollwert liegender Ausgangsspannung des Gleichrichters abschaltet und bei über dem Sollwert liegender Ausgangsspannung zuschaltet und daß Mittel vorgesehen sind, die einen Spannungsstoß als Folge einer Trennung der Batterie vom Gleichrichter erfassen und die eine ausreichend lange Abschaltung des Steuerstromes für die Thyristoren bewirken.

Vorzugsweise ist eine Zenerdiode parallel zum Ausgang des Gleichrichters geschaltet. Die Dioden können Zenerdioden sein.

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der ein Schaltbild des Batterieladesystems als Ausführungsbeispiel gezeigt ist, näher erläutert

Ein Dreiphasen-Permanentmagnet-Wechselstromgenerator 11 liefert Strom über einen Zweiweggleichrichter, der aus vier Thyristoren 4,5,6. 7 und zwei Dioden 8, 9 besteht, an eine Plus-Leitung 12 und eine mit Masse verbundene Minus-Leitung 13. Wie zu sehen ist, sind zweien der Phasen des Wechselstromgenerators 11 zwei Thyristoren 4,5 bzw. 6, 7 zugeordnet; der dritten Phase sind die beiden Dioden 8, 9 zugeordnet. Die Batterie 14 des Kraftfahrzeuges ist zwischen die Leitungen 12 und 13 geschaltet und versorgt eine weitere Plus-Leitung 15 über den Zündschalter 16 des Kraft-

fahrzeuges mit Strom. Die Ober den Zündschalter geschalteten Lasten (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeuges liegen zwischen den Leitungen 15 und 13.

Zwischen die Leitungen 12 und 13 sind zwei Widerstände 17 und 18 in Reihe geschaltet, deren Verbindung S Ober eine Zenerdiode 19 mit der Steuerelektrode eines npn-Transistors 21 verbunden ist, dessen Emitter mit der Leitung 13 und dessen Kollektor fiber einen Widerstand 22 mit der Leitung 12 verbunden sind Der Kollektor und die Basis des Transistors 21 sind über einen Widerstand 23 miteinander verbunden; die Basis des Transistors 21 ist über einen Widerstand 24 mit der Leitung 13 verbunden, und der Kollektor des Transistors 21 ist über eine Diode 25 mit der Leitung 13 verbunden. Der Kollektor des Transistors 21 ist mit der Basis eines Transistors 26 über die Reihenschaltung der Primärwicklung 27 eines Transformators 30 und eines Widerstandes 28 mit der Primärwicklung 27 verbunden. Der Emitter des Transistors 26 ist über einen Widerstand 29 mit der Leitung 13 verbunden, und der Kollektor des Transistors 26 ist über eine Sekundärwicklung 31 des Transformators 30 mit der Leitung 15 verbunden. Zur Sekundärwicklung 31 ist eine Diode 32 mit einem parallel dazu geschalteten Widerstand 33 parallel geschaltet Ein Kondensator 34 verbindet die Leitungen 15 und 13 miteinander. Der Transformator hat vier weitere Sekundärwicklungen 35,36,37 und 38. Die Sekundärwicklung 35 ist mit einem Ende mit der Steuerelektrode des Thyristors 4 über eine Diode 46 und mit dem anderen Ende mit der Kathode des Thyristors 4 verbunden. Die anderen Sekundärwicklungen 36, 37, 38 sind in entsprechender Weise mit den Thyristoren 5, 6, 7 über Dioden 47, 48 und 49 verbunden. Schließlich sind zwei Widerstände 39 und 41 zwischen die Leitungen 15 und 13 geschaltet, deren gemeinsamer Punkt über eine Reihenschaltung einer Zenerdiode 42 und eines Kondensators 43 mit der Leitung 13 verbunden ist. Der gemeinsame Punkt von Zenerdiode 42 und Kondensator 43 ist über eine Reihenschaltung eines Widerstandes 44 und einer Diode 45 mit der Basis des Transistors 21 verbunden.

Liegt die Spannung der Batterie 14 unter der Sollspannung, so sind die Zenerdioden 19 und 42 nicht leitend, und folglich schwingen der Transistor 28 und der ihm zugeordnete Stromkreis auf Grund der Rückkopplungsschaliung mit der Primärwicklung 27 und dem Widerstand 28. Wenn der Transistor 26 leitet, wird, da die Diode 25 leitend ist, der Transistor auf Grund der negativen Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 22 und 23 gesperrt gehalten. In diesem Stadium sorgt der Transformator 30 für Steuerstrom für den jeweiligen Thyristor 4,5,6 und 7, so daß jeweils der vorwärts vorgespannte Thyristor leitet. Wenn sich der Transistor 26 im nichtleitenden Teil der Periode befindet, wird der Transistor 21 durch den Strom eingeschaltet, der durch die Widerstände 23 und 24 fließt; die Spannung an der Primärwicklung 27 kehrt sich um, und der Strom in der Sekundärwicklung 31 der Diode 32 und dem Widerstand 33 klingt aus.

Der jeweilige Thyristor sperrt wieder, sobald er umgekehrt vorgespannt ist; solange jedoch der Oszillator in Gang ist, werden den Steuerelektroden der Thyristoren Impulse mit einer ausreichend hohen Frequenz zugeleitet, um die Thyristoren leitend zu halten, so daß die Thyristoren und die Dioden 8 und 9 zusammen einen Zweiweggleichrichter bilden. Wenn die Batteriespannung jedoch einen Sollwert überschreitet, leitet die Zenerdiode 19. Die Zenerdiode 42 leitet im normalen Betrieb in diesem Stadium nicht Wenn die Zenerdiode 19 leitet, wird der Transistor 21 vo!l leitend, und der Oszillator hört zu schwingen auf. Nun geht kein Steuerstrom mehr zu irgendeinem der Thyristoren, und alle Thyristoren sperren jeweils, sobald eine umgekehrte Vorspannung erfolgt; sie bleiben gesperrt bis die Batteriespannung wieder fällt so daß die Zenerdiode 19 zu leiten aufhört und der Transistor 26 erneut zu schwingen beginnt

Wenn eine Batterie-Anschlußleitung unterbrochen wird und somit kein Ladestrom mehr fließen kann, steigt die Spannung zwischen den Leitungen 12 und 13 und zwischen den Leitungen 15 und 13 schnell an. Unter diesen Umständen leitet die Zenerdiode 19 wieder, so daß der Oszillator zu schwingen aufhört und kein Steuerstrom zu den Thyristoren 4,5, 6 und 7 geht Die vier Thyristoren des Gleichrichters sperren, vorausgesetzt, daß der Steuerstrom nicht wieder zugeleitet wird, ehe sie frei werden. Kurz nach der Beendigung der Funktion des Oszillators fällt die Spannung zwischen den Leitungen 12 und 13; folglich hört die Zenerdiode 19 zu leiten auf, ehe die Thyristoren gesperrt sind. Die Zenerdiode 42 leitet jedoch auch, wenn eine Trennung der Batterie-Anschlußleitungen erfolgt Dabei ist die Erhöhung der Spannung zwischen «.'en Leitungen 12,13 und 15, 13 größer als bei normalem Betrieb. Wenn die Zenerdiode 42 leitet lädt sich der Kondensator 43 auf, der Transistor 21 leitet und der Oszillator hört zu arbeiten auf. Wenn die Zenerdioden 19 und 42 jedoch zu leiten aufhören, weil die Spannung zwischen den Leitungen 12,13 und 15,13 unter den Sollwert abfällt wird der Transistor 21 immer noch durch die Entladung des Kondensators 43 leitend gehalten, um damit sicherzustellen, daß der Oszillator nicht arbeitet bis der Kondensator sich entladen hat Die Schaltung ist so ausgelegt, daß diese Verzögerungsdauer ausreicht um sicherzustellen, daß die vier Thyristoren sperren, um eine dauernde Wiederholung des Überspannungszustandes zu verhindern.

Der Widerstand 29 dient dazu, den Stromdurchfluß durch den Transistor 26 zu begrenzen. Der Kondensator 34 bildet einen Rückstromweg für Strom hoher Frequenz im Transistor 26.

Vorteilhafterweise wird eine zusätzliche Zenerdiode zwischen die Gleichstromausgangsklemmen geschaltet, um die Amplitude des kurzen Spannungsstoßes zu begrenzen, der entsteht, wenn die Batterie abgetrennt wird. Den gleichen Effekt erreicht man, wenn als Dioden 8 und 9 Zenerdioden verwendet werden; diese sind normalerweise gewöhnliche Dioden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   - 1. Stromversorgungseinrichtung für Kraftfahr-• zeuge, mit einem Preiphasen^Permanentinagnet- Wechselstromgenerator, einer Batterie ,und einem Dreiphasen-Zweiweggleichrichter, welcher .Zweiweggleichrichter zum Teil aus Thyristoren zur Steuerung der Energiezuleitung vom Wechselstromgenerator zur Batterie besteht, ferner mit einer spannungsabhängigen Regelschaltung zur Regelung des Steuerstroms der Thyristoren in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweiweggleichrichter aus vier Thyri- stören (4, 5, 6, 7) und zwei Dioden (8, 9) besteht, wobei die beiden Dioden (8,9) einer der Phasen des Wechselstromgenerators (11) und die vier Thyristoren (4,5,6,7) den beiden anderen Phasen des,Wechselstromgenerators (11) zugeordnet sind, daß die spannungsabhängige Regelschaltung den Steuerstrom für die vier Thyristoren (4, 5, 6. 7) bei unter dem Sollwert liegender Ausgangsspannung des Gleichrichters abschaltet und bei über dem Sollwert liegender Ausgangsspannung zuschaltet, und daß Mittel vorgesehen sind, die einen Spannungsstoß als Folge einer Trennung der Batterie (14) vom Gleichrichter erfassen und die eine ausreichend lange Abschaltung des Steuerstroms für die Thyristoren (4,5, 6,7) bewirken. 3»
2. 2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch eine Zenerdiode (50), die parallel zum Ausgang des Gleichrichters geschaltet ist
3. 3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (8, 9) Zenerdioden sind.