DE2722764C3

DE2722764C3 - Ladeeinrichtung für eine Hilfsbatterie auf einem Fahrzeug mit elektrischem Antrieb

Info

Publication number: DE2722764C3
Application number: DE2722764A
Authority: DE
Inventors: Michel Valmondois Etienne (Frankreich)
Original assignee: Automobiles Peugeot SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1980-09-11
Also published as: FR2353157A1; DE2722764A1; FR2353157B1; IT1080395B; GB1570107A; DE2722764B2; US4127803A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusatz-Ladeeinrichtung für eine im Fahrbetrieb von einem Generator aufladbare Hilfsbatterie auf einem Fahrzeug, das von einem durch eine Hauptbatterie gespeisten Elektromotor angetrieben wird und eine Steuereinrichtung aufweist, die durch periodisches Unterbrechen der Spannung der Hauptbalterie die Anfahrphase und die Bremsphase des Fahrzeugs steuert, mit einem Transformator, dessen Sekundärwicklung die Hilfsbatterie über einen Gleichrichter versorgt.

Durch den Aufsatz von Huber in ATZ 73 (1971), Seiten 342 bis 346 über ein Elektro-Experimentierauto ist eine Ladeeinrichtung für eine Hilfsbatterie bekannt geworden, die zusammen mit einer den Elektromotor speisenden Hauptbatterie auf einem Elektrofahrzeug montiert ist. Die Hilfsbatterie wird dabei von der Hauptbatterie über einen elektronischen Gleichspannungswandler gespeist, der die Spannung der Hauptbatterie an diejenige der Hilfsbatterie anpaßt. Die Anfahr- und Bremsphase des Fahrzeugs wird durch periodische Unterbrechungen der Spannung des Hauptstromkreises gesteuert. Die beiden Kreise, d. h. der Ladekreis für die Hilfsbatterie und der Hauptkreis sind unabhängig voneinander, es handelt sich um eine Ladeschaltung für Dauerladung.

Eine andere bekannte Ladeeinrichtung, nach der DE-PS 9 12 239, ist ebenfalls für Dauerladung geeignet,

und zwar für das gleichzeitige Laden einerseits der

Hilfsbatterie und zum andern der Antriebsbatterie. Auch hier ist die Ladeeinrichtung für die Hilfsbatterie

unabhängig vom Hauptstromkreis des Elektromotors; die Ladung der Hilfsbatterie erfolgt etwa proportional

ίο der Ladung der Hauptbatterie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladeeinrichtung zu schaffen, die den Ladestromkreis der Hilfsbatterie in den Hauptstromkreis des Elektro motors verlegt, um auf diese Weise mit möglichst wenig Bauteilen auszukommen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Primärwicklung des Transformators im Hauptstromkreis des Elektromotors liegt.

Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch ein Schaltbild eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung;

Fig. 2a die Spannungsänderung zwischen den Punkten A i'nd ßder Ladeeinrichtung gemäß F i g. 1 während der Anfahr- oder der Bremsphase;

Fig. 2b die Änderung der an der Sekundärseite des Transformators zwischen den Punkten C und D der Schaltung gemäß F i g. 1 anliegenden Spannung;
Fig. 2c den durch die erfindungsgemaße Ladeeinrichtung abgegebenen Ladestrom;

F i g. 3 die Änderung der Stärke des Ladestroms der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung des Wechselstromgenerators unabhänig von der Drehzahl des Triebmotors.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Ladeeinrichtung enthält eine Hauptbattcric 1. die mit dem Anker 2 eines Gleichstrom-Elektromotors M zum Antrieb eines Fahrzeugs verbunden ist. Eine Steuereinrichtung 3 zum periodischen Unterbrechen der Battcriespannung ist über eine Glättungsdrossel 4 für den von der Steuereinrichtung 3 abgegebenen Strom in Reihe mit dem Anker 2 geschaltet. Die Steuereinrichtung 3 (Zerhacker) ist von üblichem Aufbju und enthalt beispielsweise einen Antriebs-Thyristor 5, der in Reihe mit dem Anker 2 zwischen die Plusklemme der Batterie 1 und die Glältungsdrossel 4 geschaltet ist. sowie einen Brems-Thyristor 6 der an den Punkten A und ß zu der Reihenschaltung, aus Glättungsdrossel 4 und Anker 2 parallel geschaltet ist. Die Steuereinrichtung 3 enthält weiter eine Antriebs-Diode 7 und eine Brems-Diode 8, die antiparallel zum Brems-Thyristor 6 bzw. zum Antriebs-Thyristor 5 geschaltet sind, sowie herkömmliche (nicht dargestellte) Zünd- und Löschschaltungen der bo Thyristoren. Die Steuereinrichtung 3 enthält weiter zwei Thyristoren 26, 27. die zueinander in Reihe geschaltet sind und die parallel zu den Thyristoren 5 bzw. 6 geschaltet sind, wobei der Verbindungspunkt der Thyristoren 26, 27 mit dem Verbindungspunkt der b5 Thyristoren 5,6 über einen Kondensator 28 verbunden ist, der die Löschung der Thyristoren 5, 6 sicherstellt. Das Aufladen und das Entladen des Kondensators 28 wird durch die Thyristoren 26 und 27 gesteuert.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor M fremderregt und enthält eine Erregerwicklung 9, die mit einem ebenfalls herkömmlichen Steuergerät 10 zum Steuern der Erregung verbunden ist. Das Steuergerät 10 enthält einen Transistor 29 zum Ein- bzw. zum Ausschalten der Erregung des jeweiligen Elektromotors abhängig vom Strom. Die Emitterkollektorstrecke des Transistors 29 ist, mit einer Diode 30 reihengeschaltet, an die Klemmen der Hauptbatterie 1 angeschlossen. Die Erregerwicklung 9 ist >n Reihe mit einem Widerstand 31 zur Bestimmung des Erregerstroms geschaltet. Die Diode 30 leitet den Strom der Erregerwicklung während der Unterbrechung des Erregerkreises durch den Transistor 29. Deshalb ist die Art des verwendeten Elektromotors nicht kritisch; ein Reihenschlußmotor wäre ebenfalls geeignet.

Der Anker 2 des Elektromotors treibt den Rotor 11 eines Drehstrom-Generators G dessen drei Phasen jeweils mindestens eine Gleichrichterdiode 12 aufweisen und mit der Plusklemme einer Hilfsbatterie 13 verbunden sind. In üblicher Weise ist die Erregerwicklung 14 des Generators G mit der Hilfsbatterie 13 über einen Spannungs-Regler 15 verbunden.

Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung enthält einen Transformator 16, dessen Primärwicklung durch die Glättungsdrossel 4 gebildet ist und dessen Sekundärwicklung 17 über eine Ladestrom-Drossel 18 an den Eingangsklemmen C, Deiner Vollweg-Dioden-Gleichrichterbrücke 19 angeschlossen ist. Der Ausgang der Gleichrichterbrücke 19 ist mit der Hilfsbatterie 13 über einen Ladestrom-Begrenzer-Widerstand 20 verbunden. Dieser Widerstand 20 ist normalerweise durch den beweglichen Kontakt eines Unterbrechers 21, hier eines elektromechanischen Relais, der durch den Regler 15 gesieuert ist, überbrückt.

Der Regler 15 enthält eine Wicklung 22, an der die Spannung der Hilfsbatterie 13 anliegt, sowie zwei bewegliche Kontakte 23, 24, die simultan durch die Wicklung 22 betätigt werden und die zum Überbrücken eines Widerstands 25 zur Erregerstrombegrenzung des Generators in Reihe mit der Erregerwicklung 14 bzw. zum Anlegen der Batteriespannung an den Unterbrecher 21 bestimmt sind.

Die Wirkungsweise der Ladeeinrichtung gemäß Fig. J ist folgende:

Während der Anfahrphase und auch der Bremsphase des Fahrzeugs wird die Spannung der Hauptbatterie 1 durch die Steuereinrichtung 3 in überlicher Weise zerhackt. Diese Impulsspannung, deren Verlauf in Fig. 2a dargestellt ist, liegt am Anker 2 über die so Glattungsdrossel 4 an. Die Sekundärwicklung 17 des Transformators 16 gibt eine Wechselspannung veränderlicher Frequenz ab, die der Impulsfrequenz des durch den Anker 2 des Elektromotors M fließenden Halbwellenstroms entspricht. Diese Spannung ist durch die Sekundärwicklung 17 und die Drossel 18 bestimmt; die zwischen den Punkten Cund D erhaltene Spannung, die in Fig. 2b dargestellt ist, wird durch die Dioden-Brücke 19 gleichgerichtet, die einen Strom Ic gemäß F i g. 2c abgibt, der das Aufladen der Hilfsbatterie 13 bewirkt.

Bis nahe an einen Wert Vo wird die Drehzahl des Elektromotors M durch die am Anker 2 des Elektromotors anliegende Spannung gesteuert und oberhalb dieses Wertes wird die Drehzahl des Elektromotors M durch Einwirken auf seine Erregung gesteuert. Bei Annäherung an den Wert Vo steigt die Frequenz der Impulsspannung an und folglich nimmt der Strom Ic ab. Bei Erreichen des Drehzahlwertes Vo leitet der Thyristor 5 ständig und die Spannungen den Klemmen der Sekundärwicklung 17 sowie der Strom Ic werden Null. Andererseits gibt der Generator unterhalb dieses Drehzahlwertes Vo, der z. B. etwa 800 U/min beträgt, einen Strom la ab und bringt allmählich den Unterbrecher 21 dazu, die Hilfsbatterie 13 zu versorgen, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Der Signalverlauf gemäß Fig. 3 zeigt, daß durch die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung der Hilfsbatterie 13 ständig Ladestrom zugeführt vird.

Solange die Spannung der Hilfsbatterie 13 einen vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreitet, ist der Regler 15 in Ruhelage und die beweglichen Kontakte 23, 24 befinden sich in der in Fig. I dargestellten Lage. Wenn die Spannung der Hilfsbatterie 13 den Schwellenwert überschreitet, löst die Wicklung 22 ein Umlegen der beweglichen Kontakte 23, 24 aus, d. h. schaltet einerseits den Widerstand 25 in Reihe mit der Erregerwicklung 14 und stelli andererseits die Erregung der Zugspule des Unterbrechers 21 sicher, der seinerseits den Widerstand 20 zuschaltet. Wenn der Elektromotor M noch im Betriebsbereich zwischen der Drehzahl Null und der Drehzahl Vo ist. bewirkt das Einschalten des Widerstands 20 einen Abfall des Stroms Ic. Wenn der Elektromotor M mit einer Drehzahl lauft, die größer als Vo ist. bewirkt die Reihenschaltung des Widerstands 25 mit der Erregerwicklung 14 in üblicher Weise ein Abnehmen des \om Generator abgegebenen Stroms. In beiden Fällen bleibt der Regler 15 in Betrieb, bis die Spannung der Hilfsbatterie 13 unter den vorgegebenen Schwellenwert wieder abgefallen ist.

Hierzu 1 Blatt Zcichnunucn

Claims

Patentansprüche:

1. Zusatz-Ladeeinrichtung für eine im Fahrbetrieb von einem Generator aufladbare Hilfsbatterie auf einem Fahrzeug, das von einem durch eine Hauptbatterie gespeisten Elektromotor abgetrieben wird und eine Steuereinrichtung aufweist, die durch periodisches Unterbrechen der Spannung der Hauptbatterie die Anfahrphase und die Bremsphase des Fahrzeugs steuert, mit einem Transformator, dessen Sekundärwicklung die Hilfsbatterie über einen Gleichrichter versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (4) des Transformators (16) im Hauptstromkreis des Elektromotors (M) liegt.

2. Ladeeinrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (4) des Transformators (16) als Glättungsdrossel für einen Elektromotor (M) ausgebildet bt.

3. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zwischen der Sekundärwicklung (17) des Transformators (16) und dem Gleichrichter (19) reihengeschaltete Drossel (18) zum Begrenzen des Ladestroms der Hilfsbatterie (13).

4. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche I —3, gekennzeichnet durch einen Strombegrenzer-Widerstand (20) in Reihe mit dem Gleichrichter

(19) und der Hills;batlcrie (13).

5. Ladeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs-Regler (15) des Generators (G) zusätzlich einen normalerweise geschlossenen Unterbrecher (21) zum Überbrücken des Ladewiderstands (20) aufweist, derart, daß durch das öffnen des Unterbrechers (21) der Widerstand

(20) zugeschaltet wird, wenn die Spannung der Hilfsbatterie (13) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

6. Ladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher (21) ein elektromechanisches Relais ist.