DE2333979C3 - Schaltungsanordnung zum Nachladen einer Fahrzeugbatterie auf einem Elektrofahrzeug - Google Patents

Description

einem Trennschütz 4, 11, einem Hilfstransformator 5 und einer Fahrzeugbatterie 6 dar. Es handelt sich um ein Wechselstromnetz mit zwei Phasen und Schutzleiter 7. Sämtliche Metallteile sind mit dem Schutzleiter 7 verbunden. Die Netzspannung steht über die Netzsicherung 8 an. Über das angezogene Trennschütz 4, 11 wird das Gleichrichtergerät gespeist und die Fahrzeugbatterie geladen. Jeder auf der Wechselspannungsseite auftretende Masseschluß einer spannungsführenden Phase führt zum Auslösen der Netzsicherung 8 auf der einspeiseirien Netzseite. Das gleiche gilt auch für Fehler im Gleichrichtergerät 2, die zu übermäßigem Stromanstieg im speisenden Netz führen. Es wird dabei unterstellt, daß einom Fehler, der die Sperrwirkung eines Halbleiters aufhebt — was sich nicht sofort bemerkbar macht — ein zweiter Fehler, z. B. ein Masseschluß, folgt — (Durchschlagen einer Schwachstelle infolge Spannungserhöhung) — und zum Ansprechen der Netzsicherung 8 führt. Sofort würde die Fahrzeugbatterie 6 rückwärts in das Netz einspeisen und an den anderen netzseitig angeschlossenen Verbrauchern 9 würde Gleichspannung ans!ehen. Das Trennschütz 4,11 hat nun die Aufgabe, die Ladeeinrichtung mit dem Gleichrichtergerät 2 vom Netz zu trennen. Dazu befinden sich in den Netzanschlußleitungen 10 die Trennkontakte 11 des Trennschützes. Im Fehlerfall wird der Hilfstransformator 5 primärseitig ebenfalls mit Gleichspannung beaufschlagt und die Spule 4 des Trennschützes entregt. Das Trennschütz 4 fällt ab und die Schließkontakte 11 öffnen. Die netzseitige Trennung ist erfolgt und der Fehler eingegrenzt Schutz gegen unzulässig hohe Berührungsspannung ist weithin gewährleistet, weil die Verbindung zwischen Schutzleiter 7 und den Metallgehäusen unverändert bestehenbleibt.

Ein auf der Gleichstromseite auftretender einpoliger Masseschluß, 2. B. zwischen dem Minuspol und der Fahrzeugmasse 1, wird dadurch erfaßt, daß der Stromnuß vom Minuspol über die Masseverbindung zum Schutzleiter 7 des Netzes, der mit dem Nulleiter am Hilfstransformator 5 verbunden ist, über die Transformatorspule zur Phase zurückfließt und den Kurzschlußkreis schließt Die Sicherung 8 oder die Sicherung im Gleichrichter spricht an, der Kurzschlußstrom wird unterbrochen. Spricht die Sicherung 8 an, löst das Trennschütz 4,11 aus, und das Gleichrichtergerät 2 wird vom Metz getrennt Mit 14 sind die Batterieanschlüsse bezeichnet

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sich für eine dreiphasige Drehstrom-Einspeisung eignet. Mit den schon erläuterten Bezugszeichen, die übernommen werden, ist dieses Schaltschema zunächst ohne weiteres verständlich. Das Gleichrichtergerät 2 gehört jedoch nicht zum Elektrofahrzeug 1. Das Elektrofahrzeug 1 wird über den Batterieanschluß 12 und die Batterieanschlußleitungen 13 angeschlossen. Der Unterschied gegenüber F i g. 1 besteht darin, daß mit Hilfe eines dreiphasigen Hilfstransformators 5 und nachgeordneten Relais 5a eine Einzelphasenüberwachung entsteht, die eine Auslösung des Trennschützes 4 auch dann gewährleistet, wenn nur eine Phase fehlt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zum Nachladen einer Fahrzeugbatterie auf einem Elektrofahrzeug aus einem zweiphasigen oder dreiphasigen Wechselstrombzw. Drehstrom-Netz mit Schutzleiter und Netzsicherung, bestehend aus einem über einen Netzanschluß und Netzanschlußleitungen an das Netz angeschlossenen Gleichrichtergerät und das deichrichtergerät mit der Fahrzeugbatterie verbindenden Batterieanschlußleitungen bei der beim Ladevorgang alle Metallteile des Elektrofahrzeuges und ein gegebenenfalls vorgesehener Metalltrog der Fahrzeugbatterie sowie ein gegebenenfalls vorgesehenes metallisches Gehäuse des Gleichrichtergerätes an den Schutzleiter angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzanschlußleitungen (10) über Schließkontakte (11) eines Trennschützes (4, 11) geführt sind, und daß an die Netzan-Schlußleitungen (10) ein Hilfstransformator (5) angeschlossen ist, von dessen Ausgangsspannung die Spule (4) des Trennschützes gespeist ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Nachladen einer Fahrzeugbatterie auf einem Elektrofahrzeug aus einem zweiphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom- bzw. Drehstrom-Netz mit Schutzleiter und Netzsicherung, bestehend aus einem über einen Netzanschluß und Netzanschlußleitungen an das Netz angeschlossenem Gleichrichtergerät und das Gleichrichtergerät mit der Fahrzeugbatterie verbindenden Batterieanschlußleitungen, bei der beim Ladevorgang alle Metallteile des Elektrofahrzeuges und ein gegebenenfalls vorgesehener Metalltrog der Fahrzeugbatterie sowie ein gegebenenfalls vorgesehenes metallisches Gehäuse des Gleichrichtergerätes an den Schutzleiter angeschlossen sind. Das Gleichrichtergerät kann mit dem Elektrofahrzeug integriert sein oder außerhalb des Elektrofahrzeuges angeordnet sein, wobei in letzterem Fall noch eine Anschlußvorrichtung zum Anschluß der Batierieanschlußleitung an das Gleichrichtergerät vorgesehen ist.

   Bekannte Schaltungsanordnungen der beschriebenen Gattung sind zusätzlich mit einem Schutztransformator mit getrennten Wicklungen ausgerüstet und dadurch vom Netz galvanisch getrennt. — Von der Funktion her kann ein Ladegerät mit der beschriebenen Schaltungsanordnung einschließlich Fahrzeugbatterie, solange der Ladevorgang läuft, als normaler elektrischer Verbraucher angesehen werden, welches dem Netz zugeordnet ist. Lediglich im Fehlerfall macht sich die Andersartigkeit dieser Schaltungsanordnung bemerkbar. Tritt z. B. im Gleichrichfrgerät ein Halbleiterfehler auf und wird die einspeisende Seite abgeschaltet oder löst auch nur eine Phase aus, :>o würde ohne einen Schutztransformator die Batterie rückwärts in das Versorgungsnetz einspeisen, derart, daß an anderen Verbrauchern, die netzseitig parallel zum Ladegerät angeschlossen sind, Gleichspannung ansteht. Der Schutztransformator wirkt also in einem solchen Fall sperrend und trennt die Netzseite von der Gleichstromseite. — Der Schutztransformator könnte außerdem eine Berührungsschutzfunktion übernehmen. Die Schutzwirkung des Schutztransformators im Sinn des Berührungsschutzes ist jedoch unvollkommen. Sie versagt vollständig, wenn z. B. während des Ladevorganges die installation im Elektrofahrzeug auf einer Phase Masseschluß hat und das Gleichriciuergerät gleichstromseitig auf einer anderen. Ausgesprochen nachteilig wirkt sich ein Schutztransformator aus, wenn auf der Gleichstromseite zwischen Gleichrichtergerät und Fahrzeugbatterie ein Masseschluß auftritt Dieser Fehler wird nicht erfaßt, er führt zu keinem Überstrom und damit auch nicht zum Auslösen einer Sicherung.

   Bekanntlich besteht der beste Schutz gegen unzulässig hohe Berührungsspannung darin, daß sämtliche Metallteile, hier also Metallteile des Elektrofahrzeuges, Gleichrichtergehäuse und Batterietrog soweit diese aus Metall bestehen, mit dem Schutzleiter des speisenden Netzes verbunden werden. Das wird in der Praxis auch so ausgeführt. Aus diesem Grunde funktioniert der Schutztransformator nur in der beschriebenen Weise zur Sicherung gegen Rückspeisung.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, welche einen Schutztransformator überflüssig macht, die notwendige Schutzsvirkung gegen Rückspeisung aber voll gewährleistet und bei auftretendem Fehler auf der Gleichstromseite zwischen Gleichrichtergerät und Fahrzeugbatterie den Fehler erfaßt und zwar derart, daß eine Schutzeinrichtung anspricht.

   Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Netzanschlußleitungen über Schließkontakte eines Trennschützes geführt sind, und daß an die Netzanschlußleitungen ein Hilfstransformator angeschlossen ist, von dessen Ausgangsspannung die Spule des Trennschützes gespeist ist. — Es wird also an Steile des Schutztransformators ein Schaltschütz eingesetzt, welches im Fehlerfall abfällt und die Trennung zwischen Gleichrichtergerät und Fahrzeugbatterie einerseits und dem speisenden Netz andererseits herbeiführt. Angesteuert wird dieses Trennschütz durch eine Hilfsspannung, die dem Hilfstransformator entnommen wird. Der Hilfstransformator ist ein kleiner, leistungsschwacher Transformator, der parallel zur einspeisenden Seite der Gleichrichtergeräte angeordnet ist. Diese Anordnung ist wirtschaftlicher und weniger aufwendiger als ein Schutztransformator. Vorausgesetzt ist dabei, daß bei einem Masseschluß im Elektrofahrzeug oder in der Fahrzeugbatterie auf der Wechselstromseite eine Netzsicherung anspricht. Dadurch ist außerdem eine automatische Prüfung des Isolationszustandes des Elektrofahrzeuges, dessen Fahrzeugbatterie aufgeladen werden soll, möglich. Wird nämlich ein Elektrofahrzeug mit gleichstromseitigen Masseschluß an ein Gleichrichtergerät angeschlossen, so kommt bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine Netzsicherung zur Auslösung, wodurch nach Abfallen des Trennschützes die Nachladung gesperrt ist.

   Im folgenden wird die Erfindung an Hand der zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

   F i g. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem Gleichrichtergerät, welches mit dem Elektrofahrzeug integriert ist,

   F i g. 2 eine erfindungsgemäße Schallungsanordnung mit einem Gleichrichtergerät, welches nicht mit dem Elektrofahrzeug integriert ist, so daß dieses an das Gleichrichtergerät angeschlossen werden muß.

   Die F i g. 1 stellt sin im Elektrofahrzeug 1 integriertes Gleichrichtergerät 2 mit dem Netzanschluß 3,