DE2516465A1 - POWER SUPPLY DEVICE FOR MOTOR VEHICLES - Google Patents
POWER SUPPLY DEVICE FOR MOTOR VEHICLESInfo
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- DE2516465A1 DE2516465A1 DE19752516465 DE2516465A DE2516465A1 DE 2516465 A1 DE2516465 A1 DE 2516465A1 DE 19752516465 DE19752516465 DE 19752516465 DE 2516465 A DE2516465 A DE 2516465A DE 2516465 A1 DE2516465 A1 DE 2516465A1
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Description
PATENTANWALTS BÜRO D-4 DÜSSELDORF · SCHUMANN STR. 97PATENT ANWALTS OFFICE D-4 DÜSSELDORF · SCHUMANN STR. 97
PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK - Dipi.-Ing. R. KNAUF · Dr.-lng., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER ■ Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZPATENT LAWYERS:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK - Dipi.-Ing. R. KNAUF · Dr.-lng., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER ■ Dipl.-Ing. HB COHAUSZ
14. April 1975April 14, 1975
Anmelder: Lucas Industries Limited, Great King Street, Birmingham/Applicant: Lucas Industries Limited, Great King Street, Birmingham /
EnglandEngland
Stromversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeuge Zusatz zu Patent ... (Pcfc.Anm. P 21 28 847.1-32)Power supply device for motor vehicles Addendum to patent ... (Pcfc.Anm. P 21 28 847.1-32)
Bei einer bekannten Stromversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Dreiphasenpermanent-Wechselstromgenerator, einer Batterie und einem Dreiphasenzweiwegglexchrxchter, der 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, besteht der Zweiwegegleichrichter 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 denIn a known power supply device for motor vehicles with a three-phase permanent alternator, a battery and a three-phase two-way engine that partly consists of thyristors to control the power supply from the alternator to the battery, also with a voltage-dependent control circuit for regulating the control current of the thyristors as a function of the output voltage of the alternator, the full-wave rectifier consists of three thyristors and three diodes, where one thyristor and one diode are assigned to one phase. If the battery is disconnected during charging, then a voltage surge occurs between the output lines as a result of the inductive energy of the alternator. This voltage surge causes the control circuit to block the control current for the thyristors. The respective thyristor then blocks as soon as it is biased in the opposite direction, so that no further current from the alternator to the
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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 in dem System hervorgerufen werden (GB-PS 1 128 013).Output lines flows. Whether a thyristor blocks or not, depends on whether its main current drops to zero. In this known power supply device, anyone can Lead the thyristor through one of the diodes assigned to the other two phases to which the thyristor is not assigned is. Under certain conditions, the current does not drop to zero; consequently the thyristor does not block. It can this causes damage to components in the system (GB-PS 1 128 013).
Die Stromversorgungseinrichtung des Hauptpatentes vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der Zweiweggleichrichter aus vier Thyristoren und zwei Dioden besteht, wobei die beiden Dioden einer der Phasen des Wechselstromgenerators und die vier Thyristoren den beiden anderen Phasen des Wechselstromgenerators zugeordnet sind, und dadurch, 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 ferner dadurch, daß Mittel vorgesehen sind, die einen Spannungsstoß als Folge einer Trennung der Batterie vom Gleichrichter erfassen und die eine ausreichend lange Abschaltung des Steuerstroms für die Thyristoren bewirken.The power supply device of the main patent avoids these disadvantages in that the full-wave rectifier consists of four thyristors and two diodes, the two diodes being one of the phases of the alternator and the four thyristors are assigned to the other two phases of the alternator, and in that the voltage-dependent Control circuit regulates the control current for the four thyristors when the output voltage of the is below the setpoint Rectifier turns off and turns on when the output voltage is above the target value and also by the fact that means are provided that detect a voltage surge as a result of a separation of the battery from the rectifier and the one cause the control current for the thyristors to be switched off for a sufficiently long time.
Aufgrund des Einsatzes von zwei Paar Thyristoren und einem Paar Dioden wird zwar mit einem recht geringen Aufwand an Bauelementen ein sicheres Abschalten ohne Gefährdung der Bauelemente gewährleistet, wenn die Batterie von der Stromversorgungseinrichtung getrennt wird, doch hat sich gezeigt, daß die Belastbarkeit der Schaltung wegen der ungleichmäßigen Belastung der Bauelemente des Zweiwegegleichrichters nicht optimal ist.Because of the use of two pairs of thyristors and one pair of diodes, it is possible to use it with very little effort Components a safe shutdown without endangering the components guaranteed when the battery is disconnected from the power supply, but it has been found that the load capacity of the circuit is not due to the uneven loading of the components of the full-wave rectifier is optimal.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stromversorgungseinrichtung hinsichtlich der Belastbarkeit zu verbessern.The invention is based on the object of the power supply device to improve in terms of resilience.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß sämtlichen Phasen des Wechselstromgenerators jeweils ein Paar Thyristoren zugeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird eine gleichmäßigere Aufteilung der Last auf die einzelnen Phasen und damit eine höhere Leistung der Stromversorgungseinrichtung erreicht.This object is achieved in that a pair of thyristors is assigned to each phase of the alternating current generator is. This measure results in a more even division the load on the individual phases and thus a higher performance of the power supply device is achieved.
Ein Dr eiphasen-Per'TTiane^tmagnet-We c ns el stromgenerator 11 liefert Strom über- -inen Z'.veiweggleichrichttr, der aus sechs Thyristoren 4, 55 ^3 7? 3, 9 besteht, an eine Plus-Leitung 12 und eine mit Masse verbundene :"inus-Leitung 13· Die Batterie 14 des Kraftfahrzeuges ist zwischen die Leitungen 12 und 13 geschaltet und versorgt eine weitere Plus-Leitung über einen Zündschalter 16 des Kraftfahrzeuges mit Strom, Die über den Zündschalter geschalteten Lasten (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeuges liegen zvriüchen den Leitungen 15 und 13-A three-phase Per'TTiane ^ tmagnet-We c ns el stromgenerator 11 supplies current via a Z'.veiweggleichrichttr, which consists of six thyristors 4, 5 5 ^ 3 7? 3, 9 consists of a plus line 12 and a grounded: "inus line 13 · The battery 14 of the motor vehicle is connected between the lines 12 and 13 and supplies a further plus line via an ignition switch 16 of the motor vehicle Current, the loads (not shown) of the motor vehicle switched via the ignition switch are located between lines 15 and 13-
Zwischen die Leitungen i2 und IJ- sind τ-wei Widerstände 17 und 13 in Reihe geschaltet, deren /ev1:.:! η '..un.-.-; übe:, .-y'-^^ 7--■--_.·,■ diod» 19 mir der cteuerelektrcde eines n-p~n-Transi.it . v,, ~i\ verbunden ist, dessen Emitter -.τιit der Leitung 13 und dessen Kollektor über 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 2^ mit der Leitung 13 verbunden-, und der Kollektor des Transistors 21 ist; über eine Diode 2? v.iz der Leitung 13 verbunden. Der Kollektor des Transistors 21 ist mit der Basis eines Transistors 2c übei die Reihenschaltung der Primärwicklung 27 eines Transformators 30 und eines Widerstandes 28 mit der Primärwicklung 27 verbunden. Der Eraitter des Transistors 26 ist über einen Widerstand ZJ mit der Leitung 13 verbunden, und der Kollektor des Transistors 26 ist über eine Sekundärwicklung 31 desBetween the lines i2 and IJ- , τ-white resistors 17 and 13 are connected in series, their / ev 1 :.:! η '..un.-.-; practice:, .-y '- ^^ 7 - ■ --_. ·, ■ diod »19 with the control electrode of a np ~ n transit. v ,, ~ i \ is connected, the emitter of which is connected to the line 13 and the collector of which is connected to the line 12 via a resistor 22. The collector and the base of the transistor 21 are connected to one another via a resistor 23; the base of the transistor 21 is connected to the line 13 via a resistor 2 ^, and the collector of the transistor 21 is; through a diode 2? v.iz connected to line 13. The collector of the transistor 21 is connected to the base of a transistor 2c via the series connection of the primary winding 27 of a transformer 30 and a resistor 28 to the primary winding 27. The Eraitter of the transistor 26 is connected to the line 13 via a resistor ZJ , and the collector of the transistor 26 is connected via a secondary winding 31 of the
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Transformators 30 mit der Leitung 15 verbunden. Zur Sekundärwicklung 31 ist eine Diode 32 mit einem parallel dazu geschalteten Widerstand 33 parallelgeschaltet. Ein Kondensator 34 verbindet die Leitungen 15 und 13 miteinander. Der Transformator hat sechs weitere Sekundärwicklungen 35> 36, 37> 38, 5I5 52. Die Sekundärwicklung 35 ist mit einem Ende mit derTransformer 30 connected to line 15. A diode 32 with a resistor 33 connected in parallel is connected in parallel to the secondary winding 31. A capacitor 34 connects the lines 15 and 13 to one another. The transformer has six more secondary windings 35 > 36, 37 > 38, 5I 5 52. The secondary winding 35 is with one end to the
undand
Steuerelektrode des Thyristors 4 über eine Diode 46/mit dem anderen Ende mit der Kathode des Thyristors 4 verbunden. Die anderen Sekundärwicklungen 3b, 37, 38, 5I5 52 sind in entsprechender Weise mit den Thyristoren 5j 6, J3 8, 9 über Dioden 47, 48, 49, 53, 54 verbunden. Schließlich sind zwei Widerstände 39 und 41 zwischen die Leitungen 15 und 13 geschaltet, deren gemeinsamer Punkt über eine Reihenschaltung einer ZenerdiodeThe control electrode of the thyristor 4 is connected to the cathode of the thyristor 4 via a diode 46 / at the other end. The other secondary windings 3b, 37, 38, 5I 5 52 are connected in a corresponding manner to the thyristors 5j 6, J 3 8, 9 via diodes 47, 48, 49, 53, 54. Finally, two resistors 39 and 41 are connected between lines 15 and 13, their common point via a series connection of a Zener diode
42 und eines Kondensators 43 mit der Leitung 13 verbunden ist. Der gemeinsame Punkt von Zenerdiode 42 und Kondensator42 and a capacitor 43 are connected to the line 13 is. The common point of zener diode 42 and capacitor
43 ist über eine Reihenschaltung eines Widerstandes 44 und einer Diode 45 mit der Basis des Transitors 21 verbunden.43 is connected to the base of the transistor 21 via a series circuit of a resistor 44 and a diode 45.
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 Rückkopplungsschaltung 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 gesperrt gehalten. In diesem Stadium sorgt der Transformator 30 für Steuerstrom für den jeweiligen Thyristor 4, 5* 6, 7, 8, 9i so daß jeweils der vorwärts vorgespannte Thyristor leitet. Wenn sich der Transistor 26 im nicht leitenden Teil der Periode befindet, wird der Transistor 21 duith 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 Diose 32 und dem Widerstand 22 klingt aus.If the voltage of the battery 14 is below the target voltage, so the Zener diodes 19 and 42 are not conductive, and consequently the transistor 28 and the circuit associated with it oscillate due to the feedback circuit with the primary winding 27 and the resistor 28. When the transistor 26 conducts, since the diode 25 is conductive, the transistor due to the negative voltage at the connection point of the resistors 22 and kept locked. At this stage, the transformer 30 provides control current for the respective thyristor 4, 5 * 6, 7, 8, 9i so that the forward biased thyristor conducts. When transistor 26 is in the non-conductive part of the period, transistor 21 is turned on duith the current, which flows through resistors 23 and 24; the voltage on the primary winding 27 is reversed, and the current in the Secondary winding 31 of socket 32 and resistor 22 sounds the end.
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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 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 voll 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.The respective thyristor blocks again as soon as it is reversely biased; but as long as the oscillator is running, the control electrodes of the thyristors are fed pulses with a sufficiently high frequency to activate the thyristors to keep conductive, so that the thyristors together form a full-wave rectifier. If the battery voltage however exceeds a setpoint value, the Zener diode 19 conducts · The Zener diode 42 conducts in normal operation at this stage not. When the Zener diode 19 conducts, the transistor becomes fully conductive and the oscillator stops oscillating. so there is no longer any control current to any of the thyristors, and all thyristors block as soon as one is reversed Preload takes place; they remain blocked until the battery voltage falls again, so that the Zener diode 19 stops conducting and transistor 26 begins to oscillate again.
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 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, T5 8, 9 geht. Die sechs Thyristoren des Gleichrichters sperren, vorausgesetzt, daß der Steuerstrom nicht wieder zugeleitet wird, ehe sie frei werden. Kurz nach der Beendigung der Punktion des Oszillators fällt die Spannung zwischen den Leitungen 12 und 13; folglich hart die Zenerdiode 19 zu leiten auf, ehe alle Transistoren gesperrt sind. Die Zenerdiode 42 leitet jedoch auch, wenn eine Trennung der Batterie-Anschlußleitungen erfolgt. Dabei ist die Erhöhung der Spannung zwischen den Leitungen 12, 13 und 15s 13 größer als bei normalen 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 dieIf a battery connection line is interrupted and thus no more charging current can flow, the voltage between lines 12 and 13 and between lines 15 and 15 increases rapidly. Under these circumstances the Zener diode 19 conducts again, so that the oscillator stops oscillating and no control current goes to the thyristors 4, 5> 6, T 5 8, 9. The six thyristors of the rectifier block, provided that the control current is not fed back in before they are free. Shortly after the end of the puncture of the oscillator, the voltage between lines 12 and 13 drops; consequently hard to conduct the Zener diode 19 before all transistors are blocked. However, the Zener diode 42 also conducts when the battery connection lines are disconnected. The increase in the voltage between lines 12, 13 and 15s 13 is greater than in normal operation. When the Zener diode 42 conducts, the capacitor 43 charges up, the transistor 21 conducts and the oscillator stops working. If the Zener diodes 19 and 42 stop conducting, however, because the
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Spannung zwischen den Leitungen 13, 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 sechs Thyristoren sperren, um eine dauernde Wiederholung des Uberspannungszustandes zu verhindern.Voltage between lines 13, 13 and 15, 13 under the The setpoint value drops, the transistor 21 is still kept conductive by the discharge of the capacitor 43 in order to ensure that that the oscillator will not work until the capacitor has discharged. The circuit is designed so that this delay period is sufficient to ensure that the six thyristors block for a continuous repetition to prevent the overvoltage condition.
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.The resistor 29 serves to reduce the current flow through the transistor 26 limit. The capacitor 34 forms a return flow path for high frequency current in transistor 26.
Vorteilhafterweise wird eine zusätzliche Zenerdiode 50 zwischen die Gleichstromausgangsklemmen geschaltet, um die Amplitude des kurzen SpannungsStoßes zu begrenzen, der entsteht, wenn die Batterie abgetrennt wird.An additional Zener diode 50 is advantageously connected between the DC output terminals in order to increase the amplitude limit the short surge that occurs when the battery is disconnected.
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509844/0379509844/0379
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Legal Events
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