DE2458053B2

DE2458053B2 - Anlage zum schnelladen eines elektrisch aufladbaren energiespeichers

Info

Publication number: DE2458053B2
Application number: DE19742458053
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: GES Gesellschaft fuer Elektrischen Strassenverkehr GmbH
Current assignee: GES Gesellschaft fuer Elektrischen Strassenverkehr GmbH
Priority date: 1974-12-07
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1977-08-18
Also published as: DE2458053A1; DE2458053C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Schnelladen eines elektrisch aufladbaren Energiespeichers, insbesondere einer Traktionsbatterie eines vermittels letzterer angetriebenen Elektrokraftfahrzeuges, bestehend aus einem an ein elektrisches Wechsel- oder Drehstrom-Netz angeschlossenen Gleichrichter, an dessen Gleich-Stromausgang der aufzuladende Energiespeicher anschließbar ist, und aus einer zwischen den Gleichrichter und den Gleichstromausgang geschalteten, bei unbesetztem Gleichstromausgang über den Gleichrichter stetig aus dem Netz geladenen Akkumulatorbatterie als Energie-Zwischenspeicher.

Bei einer bekannten Anlage dieser Art (DT-OS 16 38 033) sind bei am Gleichstromausgang angeschlossenem Energiespeicher der Energiespeicher und der Zwischenspeicher in Parallelschaltung mit dem an das Netz angeschlossenen Gleichrichter verbunden. Ein Schnelladen des Energiespeichers ohne Erhöhung der Netzleistung, d.h. hauptsächlich vermittels des Zwischenspeichers ist hierbei nur so lange möglich, wie die Spannung des Zwischenspeichers ausreichend über der Spannung des Energiespeichers liegt. Deshalb wird bei der bekannten Anlage vorzugsweise ein Zwischenspeicher mit gegenüber der Nennspannung des zu ladenden Energiespeichers erhöhter Nennspannung eingesetzt.

Bei einer gattungsgemäßen Anlage für Elektrokraftfahrzeuge strebt man jedoch aus Gründen der vereinfachten Lager- und Instandhaltung an, als Zwischenspeicher-Akkumulatorbatterie einen Energiespeicher zu verwenden, wie er auch in den Elektrokraft- ⁶S fahrzeugen eingesetzt ist. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß es bekannt ist (US-PS 3343057), pinen Anlasser einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, dessen elektrisch aufladbarer Energiespeicher die zum Anlassen erforderliche Energie nicht mehr aufweist, durch Zuschalten eines ausreichend geladenen, gleiche Nennspannung aufweisenden Energiespeichers eines zweiten Kraftfahrzeuges zu betätigen, wobei zwangsläufig auch eine Teilladung des Energiespeichers des ersten Kraftfahrzeuges erfolgt. Der Einsatz eines Zwischenspeichers mit gleicher Nennspannung wie der zu ladende Energiespeicher führt jedoch bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage dazu, daß der Zwischenspeicher nach Spannungsgleichheit mit dem Energiespeicher zusammen mit letzterem über den Gleichrichter aus dem Netz aufgeladen wird, d.h. der Energieinhalt des Zwischenspeichers nur zum Teil zum Aufladen des Energiespeichers zur Verfügung steht und danach der Energierspeicher nur noch langsam aus dem Netz geladen wird.

Es ist zwar auch eine Anlage zum Schnelladen mehrerer unterschiedlich teilentladener Energiespeicher bekannt (DT-PS 9 76 976), bei welcher zur Sicherstellung optimaler Ladungsverhältnisse der Gleichrichter in zwei Teile geteilt ist, deren erster eine konstante Grundladung und deren zweiter eine für jeden Energiespeicher individuelle Zusatzladung ermöglicht. Das hierbei vorgenommene Schnelladen unmittelbar aus dem Netz setzt jedoch entsprechende Netzdimensionierung voraus, die insbesondere bei gattungsgemäßen Anlagen für Elektrokraftfahrzeuge aufgrund zu hoher Investitionskosten nicht in Frage kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Gattung anzugeben, die auf einfache Weise ein ausreichendes Schnelladen des Energiespeichers ohne Erhöhung der Netzleistung zuläßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Zwischenspeicher und der Energiespeicher die gleiche Nennspannung aufweisen und daß der Gleichrichter bei am Gleichstromausgang angeschlossenem Energiespeicher nach Absinken des vom Zwischenspeicher zum Energiespeicher fließenden Ladestromes unter den Nennwert des Schnelladestromes mit verminderter Leistung dem Zwischenspeicher in Reihe schaltbar ist.

Elei der erfindungsgemäßen Anlage erfolgt also das Schnelladen des Energiespeichers in zwei Stufen, und zwar in der ersten Stufe ausschließlich vermittels des Zwischenspeichers und in der zweiten Stufe unter Zuhilfenahme des mit verminderter Leistung arbeitenden Gleichrichters, welcher wie eine zugeschaltete Zelle das erforderliche Spannungsgefälle aufrechterhält.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß trotz der Tatsache, daß Zwischenspeicher und Energiespeicher gleiche Nennspannung aufweisen und trotz Erniedrigung der Netzleistung eine nicht beschränkte Übertragung des Energieinhaltes des Zwischenspeichers auf den Energiespeicher im Wege des Schnelladens gewährleistet ist.

Die Verminderung der Leistung des Gleichrichters beim Schnelladen wird nach einer bevorzugten sich durch konstruktive Einfachheit auszeichnenden Ausführungsform dadurch erreicht, daß der aus einer mit Thyristoren bestückten Brückenschaltung bestehende Gleichrichter über einen mit zwei Wicklungsanzapfungen versehenen Transformator an das Netz angeschlossen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel danitellenden Zeich-

nung näher erläutert; die Figur zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Anlage.

Die in der Figur dargestellte Anlage dient zum Schnelladen eines elektrisch aufladbaren Energiespeichers 1 in Form einer Traktionsbatterie, welche sich in einem nicht dargestellten Elektrokraftfahrzeug befindet und zum Antrieb des Elektrokraftfahrzeuges herangezogen wird. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht die Anlage zunächst aus einem an ein Drehstrom-Notz 2 eines Energieversorgungsunternehmens angeschlosse- '° nen Gleichrichter 3 mit einem nachfolgenden Gleichstromausgang 4, an welchen die Traktionsbatterie 1 des Elektrokraftfahrzeuges über Stromabnehmer, Stecker, Schleiferkontakte od. dgl. anschließbar ist. Zwischen den Gleichrichter 3 und den Gleichstromausgang 4 ist '5 eine bei unbesetztem Gleichstromausgang 4 über den Gleichrichter 3 stetig aus dem Netz 2 geladene Akkumulatorbatterie als Energie-Zwischenspeicher 5 geschaltet, welcher die gleiche Nennspannung wie die Traktionsbatterie 1 aufweist. *°

Im einzelnen besteht der Gleichrichter 3 aus einer mit Thyristoren 6 bestückten Drehstrombrückenschaltung, welche an die Sekundärseite eines Transformators 7 angeschlossen ist. Der Transformator 7 ist primärseitig mit zwei Wicklungsanzapfungen versehen, die ihrerseits ²S jeweils über Sicherungen 8 bzw. 9 und einen Dreifachschalter 10 bzw. 11 mit dem Netz 2 verbunden sind. Die als Energie-Zwischenspeicher dienende Akkumulatorbatterie 5 ist mit ihren beiden Polen über einen Doppelschalter 12 sowie auf der vom positiven Pol kommenden Seite über zwei in Reihe geschaltete Sicherungen 13, 14 und auf der vom negativen Pol kommenden Seite über eine Drossel 15 mit den Gleichstromanschlüssen des Gleichrichters 3 verbunden, welch letzterem eine Freilaufdiode 16 parallelgeschaltet ist. Der für den positiven Pol der Traktionsbatterie 1 bestimmte Anschluß des Gleichstromausganges 4 ist über einen ersten Schaltzweig eines zweiten Doppelschalters 17 und einen ersten Schaltzweig eines dritten Doppelschalters 18 zwischen die zwei in Reihe geschalteten Sicherungen 13, 14 geführt, während der für den negativen Pol der Traktionsbatterie 1 bestimmte Anschluß des Gleichstromausganges 4 über einen zweiten Schaltzweig des zweiten Doppelschalters 17 an den negativen Pol der Akkumulatorbatterie 5 angeschlossen ist; außerdem ist der positive Pol der Akkumulatorbatterie 5 noch über einen zweiten Schaltzweig des dritten Doppelschalters 18 mit der Drossel 15 verbunden.

Ausgehend von dem in der Figur dargestellten Zustand, bei dem sich sämtliche Schalter 10, 11, 12, 17 und 18 in Offenstellung befinden, arbeitet die beschriebene Anlage folgendermaßen:

Bei unbesetztem Gleichstromausgang 4 wird der Dreifachschalter 11 geschlossen. An den Gleichstromanschlüssen des vollgesteuerten Gleichrichters 3 steht dann eine maximale Ladespannung zur Verfügung, wobei der Ladestrom auf den erforderlichen Wert begrenzt wird. Der Ladestromkreis der Akkumulatorbatterie 5, welcher durch die Sicherung 13 geschützt ist, wird durch Schließen des ersten Doppelschalters 12 geschlossen. Die als Energie-Zwischenspeicher arbeitende Akkumulatorbatterie 5 wird dann stetig aus dem Netz 2 nachgeladen.

Mit dem Ankoppeln der Traktionsbatterie 1 an den Gleichstromausgang 4 werden der Dreifachschalter 10 und der zweite Doppelschalter 17 geschlossen, während der Dreifachschalter 11 und der erste Doppelschalter 12 geöffnet werden. An den Gleichstromanschlüssen des Gleichrichters 3 steht nun eine relativ kleine Spannung zur Verfügung, welche das zum Schnelladen erforderliche Spannungsgefälle zwischen der Akkumulatorbatterie 5 und der Traktionsbatterie 1 herstellt. Nach Schließen des dritten Doppelschalters 18 ist der Schnellladekreis geschlossen. Der nun einsetzende hohe Anfangsladestrom wird von der Spannungsdifferenz zwischen der vollen Akkumulatorbatterie 5 und der leeren Traktionsbatterie 1 bestimmt. Dieser Strom fließt über die Freilaufdiode 16 und wird in seiner Amplitude von der Drossel 15 begrenzt. Die Thyristoren 6 des Gleichrichters 3 sind zu diesem Zeitpunkt noch nicht gezündet. Ist der Einschaltstrom unter den Nennwert des Schnelladestromes abgeklungen, speist der Gleichrichter 3 Netzenergie in den Schnelladekreis ein. Die Freilaufdiode 16 sorgt nun für eine Herabsetzung des Blindlastanteils. Da der Schnelladestrom auch über den Gleichrichter 3 und die Sekundärwicklung des Transformators 7 fließt, sind diese entsprechend auszulegen. Der Schnelladekreis wird durch die Sicherung 14 geschützt. Die während der Schnelladung benötigte Netzleistung ist nur etwa halb so groß wie die Netzleistung beim Nachladen der Akkumulatorbatterie 5.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zum Schnelladen eines elektrisch aufladbaren Energiespeichers, insbesondere einer Traktionsbatterie eines vermittels letzterer angetriebenen Elektrokraftfahrzeuges, bestehend aus einem an ein elektrisches Wechsel- oder Drehstrom-. Netz angeschlossenen Gleichtrichter, an dessen Gleichstromausgang der aufzuladende Energiespei- >o eher anschließbar ist, und aus einer zwischen den Gleichtrichter und den Gleichstromausgang geschalteten, bei unbesetztem Gleichstromausgang über den Gleichrichter stetig aus dem Netz geladenen Akkurrmlatorbatterie als Energie-Zwi- <5 schenspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der ZwiEchennpeicher (5) und der Energiespeicher (1) die gleiche Nennspannung aufweisen und daß der Gleichrichter (3) bei am Gleichstromausgang (4) angeschlossenem Energiespeicher (t) nach »> Absinken des vom Zwischenspeicher (5) zum Energiespeicher (!) fließenden Ladestromes unter den Nennwert des Schnelladestromes mit verminderter Leistung dem Zwischenspeicher (5) in Reihe schaltbar ist. *5

2 Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einer mit Thyristoren (6) bestückten Brückenschaltung bestehende Gleichrichter (3) über einen primärseitij; mit zwei Wicklungsanzapfungen versehenen Transformator (7) an das Netz (2) angeschlossen ist.