DE2735809C2 - Schaltanordnung für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge - Google Patents

Schaltanordnung für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge, mit einem Transformator, der /um Aufladen einer Fahrbatterie primärseitig an ein Wethselstromversorgungsnet/ und sekuml.irseitig über eine (ileiohrichteranordnung an die Fahrb.i'ieric angeschlossen ist, mit einem Gleichspan nungs^andlcr. der einen Zerhacker, einen Wechsel spanrnngs 1 Intersetzer und einen Gleichrichter enthält und der im \ .ihrbetneb eine Bordnet/batlene mit gegenüber der F-jhrbatlcrie geringerer Nennspannung aus diüser nachlädt, und mit einem Llekirufahrmotor, der aus der Fahrbätterie untef Umgehung des Transformators versorgt wird.
Eine derartige Schaltanordnung wurde von der Anmelderin offenkundig vofbenützt. In der ATZ 73, 1971, S.342 bis 346 findet sich eine entsprechende 6i Würdigung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der schaltungstechnische und konstruktive Aufwand für die Ladung der Bordnetzbatterie aus der Fahrbatterie gering gehalten ist. .
Die Lösung dieser Aufgabe besteht-darin, daß der Transformator mit seinen Primär- und Sekundärseite den Wechselspannungs-Untersetzer bildet, an dessen einer Seite über den Zerhacker die Fahrbatterie und an dessen anderer Seite über den Gleichrichter die Bordnetzbatterie mit entsprechend angepaßtem Übersetzungsverhältnis angeschlossen sind.
Der ohnehin für die Aufladung der Fahrbatterie vorhandene Transformator wird auch im Fahrbetrieb eingesetzt. Er übernimmt die Funktion des Wechselspannungs-Untersetzers und ersetzt diesen damit.
Aus der DE-OS 25 03 269 ist eine Schaltanordnung bekannt, bei der eine Fahrbatterie über einen als Spartransformator ausgebildeten Transformator aus einem Wechselstromnetz geladen werden kann. Ober eine separate Wicklung des Transformators wird dabei gleichzeitig eine Bordnetzbatterie geladen. Diese Schaltanordnung weist somit nicht die E)Gppc!aüsnu! zung der für die Aufladung der Fahrbatterie vorgesehenen Wicklungen des mit einer galvanisch getrennten Unterspannungswicklung versehenen Transformators für die Aufladung der Bordnetzbatterie auf. Da die Aufladung der Bordnetzbatterie vor Antritt der Fahrt erfolgt, ist eine entsprechend große Dimensionierung dieser Batterie erforderlich, um unter sämtlichen Betriebsfällen eine ausreichende Ladungsmenge zur Verfügung zu haben.
Zwar ist in dieser Druckschrift auch beschrieben, die Aufladung der Bordnetzbatterie während der Fahrt aus der Fahrbatterie vorzunehmen, doch wird diese Maßnahme wegen der angeblich zu großen Kosten abgelehnt.
Aus der DE-OS 26 45 507 ist es bekannt, einen Transformator für die Aufladung der Fahrbatterie aus einem Wechselspannungsnetz 'jnd die Speisung eines Elektrofahrmotors aus der Fahrba\ e'ie doppelt auszunutzen Für die Versorgung weiterer elektrischer Verbraucher aus der Fahrbatterie ist jedoch der Transformator mit einer dritten Wicklung versehen, die ausschließlich zu diesem Zweck angebracht ist. Somit zeigt auch diese Entgegenhaltung nicht, eine gesonderte Wicklung für die Versorgung der weiteren Verbraucher bzw. einer Bordnetzbatterie einzusparen und diese Verbraucher mit den beiden ohnehin für die Aufladung der Fahrbatterie erforderlichen Wicklungen des Transformators /u speisen.
Bei der Schaltanordnung nach der Erfindung können beim Fahrbetrieb die Fahrbattene über den Zerhacker ει der Primärseite oder an der Sekundärseite des Transformators und die Bordnet/batterie über den Gleichrichter an der Sekundär bzw der Pnmarseite des Transformators .ingesc hlossen sein
F.ine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltanordnung besieht dann, da 13 der Gleichrichter (Brückengleiehrich ter) wechselweise als die Gleichrichteranordnung zwischen die Sekiindärseite des Transformators und die Fdhrbattcne und ab Gleichrichter /wischen die .Primärseite oder die Sekundärseite des Transformators und die Bordnetzbatterie schaltbarIsL Eine gesonderte Gleichrichteranordnung für die Ladung der Bordnetz* batterie entfällt dann,
Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
F i g, 1 eine Schaltanordnung für ein elektrisch
angetriebenes Kraftfahrzeug, bei der eine Fahrbatterie zur Nachladung einer Bordnetzbatterie im Fahrbetrieb über einen Einfach-Zerhacker an der Primärseite eines Transformators angeschlossen ist, und
Fig. 2 eine Schaltanordnung bei der alternativ zur Schaltanordnung von F i g. I die Fahrbatterie über einen Gegentakt-Zerhacker an der Sekundärseite des Transformators angeschlossen ist.
Die Schaltc'tordnung nach Fig. 1 enthält eine Fahrbatterie 1 von z. B. 144 V zur Speisung eines nicht dargestellten Elektromotors für den Antrieb des Kraftfahrzeuges sowie eine Bordnetzbatterie 2 von z. B. 12 V für die Versorgung von ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Verbrauchern, wie Scheibenwischer und Beleuchtung. Ein Transformator 3 für die Aufladung der Fahrbatterie 1 des Kraftfahrzeuges ist mit seiner Primärseite 4 an ein Versorgungsnetz von z. B. 220 V/50 Hz Wechselspannung (Anschlüsse 5) und mit seiner Sekundärseite 6 über eine Gleichrichteranordnung in Form eines Brückengleichrichters 7 an der Fahrbaiterie 1 anschücßbar. Vor dieser führen elektri sehe Leitungen 8 und 9 zur Primärseiij 4 des Transformators 3: wobei die Leitung 8 einen Einfach-Zerhacker 10 enthält und die Leitung 9 einen Windungsabgriff 4'herstellt.
Zwischen der Bordnetzbatterie 2 und dem Massepol des Bordnetzes ist ein Laderelais 11 und die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 12 in Reihe und parallel dazu ein Bezugswiderstand 12' geschaltet. Die Basis des Transistors 12 ist über eine Diode 13 und einen Ladeschalter 14 am Massepol des Bordnetzes angeschlossen. Parallel zum Laderelais 11 liegt ein Fahrrelais 15 in Reihe mit einem Fahrschalter 16. Zwischen diesem und dem Fahrrelais 15 führt ein Abzweig 17 zu den Verbrauchern.
Das Laderelais 11 besitzt einen Umschalikontakt 18. der in seiner Ruhelage die Leitung 8 und in seiner Arbeitslage einen der beiden Anschlüsse 5 des Versorgungsnetzes mit einem Wicklungsende der Primärseite t des Transformators 3 verbindet. Das Fahrrelais 15 besitzt Arbeitskontakte 19 und 20 in der Leitung 8 bzw. 9 sowie Umschaltkontakte 2! und 22. die in der Ruhelage die Fahrbatterie 1 und in der Arbeitslage die Bordnetzbatterie 2 am Bruckengleichrichter 7 anschließen.
Bei der Aufladung der Fahrbaüene 1 durch ein Wci hsilstromversorgungsnetz ist der Fahrschalter 16 und der beispielsweise rr.it einer nicht dargestellten Ladeklappe verbundene Ladeschalter 14 geöffnet. Das Fahrrelais 15 ist nicht erregt, während der Transistor 12 infolge der unterbrochenen Verbindung seiner Basis zum Massepol durchschaltet und das l.aderelais 11 erregt Dessen Umschaltkontakt 18 stellt die Verbindung /wischen dem dann an den Anschlüssen 5 angeschlossenen Wechselstromversorgungsnet/ und der Primärseite 4 des Transformators 3 her Die auf dessen Sfkundärseiic f> entstehende Wechselspannung mit durch das I Intersel/ungsverhaltnis dtv Transforma tors J gegi hcner Große wird durch den Bruckengleich rithtcr 7 gleichgerichtet und lädt <Jic F ahrhatterie ' über die sich in der eingezeichneten Ruhelage befindenden UmschaitkoiUäkte 21 Und 22 auf. Eine nicht dargestellte Ladeüberwachung verhindert eine Überladung der Fahrbatterie 1.
Im Fahrbetrieb d<"s Kraftfahrzeuges ist der Ladeschalter 14 sowie der Fahrschalter 16 geschlossen. Der Transistor 12 sperrt utiu das Laderelais 11 fällt ab, während das Fahrrelais IS durch die Bordnetzbatterie 2 erregt wird. Die Arbeitskuntakte 19 und 20 werden geschlossen und stellen eine Verbindung von der Fahrbatterie 1 über den Einfach-Zerhacker 10 zur Primärseite 4 des Transformators 3 her. Ferner schalten die Umschaltkontakte 21 und 22 in ihre Arbeitslage.
Der Einfach-Zerhacker 10 liefert mit einer vorgegebenen Frequenz von z. B. 50 l·Iz rechteckige Spannungsimpulse von jeweils 10 msec Dauer und 144 V, der Ausgangsspannung der Fahrbatterie 1, an die Primärseite 4 des Transformators 3. Zwischen zwei Spannungsimpulsen liegt jeweils eine Ruhepause von ebenfalls 10 msec Dauer. Die auf der Sekundärseite 6 sich ergebende Wechselspannung wird durch den Brückengleichrichter 7 gleichgerichtet. Der sich so ergebende Gleichstrom lädt die Bordnetzbatterie 2 aus der Fahrbatterie 1.
Mit geringem schaltungstechnisch ;n Aufwand lassen sich somit der Transformator 3 und der Biückengleichrichler 7 sowohl für die Aufladung der Fahrbatterie 1 als auch für die Nachladung der Bor ' .etzba'terie 2 im Fährbetrieb Verwender!, ohne daß ein gesonderter Wechselspannungs-Untersetzer für die Ladung der Bordnetzbatterie erforderlich ist.
In Fig. 2 sind Teile gleicher Bedeutung mit giuenen Bezugs 'eichen wie in F i g. 1 versehen.
Die Sekundarseitc 6 des Transformators 3 besitzt die doppelte Windungszahl der Sekundärseite des Transformators in Fig. 1 s^wie ferner eine Mittelanzapfung 23, die mit dem Minispo! ( —) der fahrbatterie 1 fest verbunden ist. Die beiden Enden der Sekundärseite 6 des Transformators 3 sind über Einweg-Gleichrichter 24 sowie einen Umschaltkontakt 26 des Fahrrelais 15 in dessen Ruhelage mit dem Pluspol ( + )der Fahrbatterie 1 verbunden.
Ein Gegentakt-Zxrhackcr 25 ist durch den Umschaltkontakt 26 in dessen Arbeitslage zwischen der Fahrbatterie 1 u-id der Sekundärseite 6 des Transforma tors 3 einschaltbar. Hr ist einerseits f"st rr't der Mittelan/apfüng 23 und andererseits mit seinen beiden Ausgängen 25' und 25 mit den beiden Enden der Sei- jndarseite 6 verbunden
Das l.aderclais 11 besit/t zwei 1 !mschaltkontakte 27 und 28. die in Arbeitslage die Anschlüsse: 5 fur das Versorgungsnet/ und in Ruhelage zwei zusätzliche Anschlüsse 29 mit der Primärseite 4 des Transformators 3 verbinden, sowie einen Ruhekontakt 30. Dieser liegt in einer Leitung 31, die zusammen mit einer parallelen Leitung 32 einen Windungsabgriff 4 der Primärseite 4 herstellt und über einen lirucken^leichrichter 33 zur Bordnetzbatterie 2 fuhrt
Entsprechend der Schaltanordnung von F ι ρ I kann bei geor'fnctem Ladeschalter 14 und damit erregtem LadeThis 11 das WechSvMromversorgungsneiz über die Anschlüsse 5 an der Pnmarsutc 4 des Transforma tors 3 angeschlossen und s<> die F ahrbattcr.v.1 1 uber (1K-Sekundarseitc 6 und die Heiden Gleichrichter 24 aufgeladen werden. Auch hier verhindert eine nicht dargestellte Ladeubcrwachiint? eine Überladung der Fahrbatterie 1
Im Fährbetrieb, d h. bei geschlossenem Fahrschalter 16 und geschlossenem Ladeschalter 14. !st das Ladcrelais 11 nicht erregt, während das Fahrrelais 15 anzieht und über seinen Umschallkortiakt 26 die Fahrbatlerie 1 über den Gegentakt-Zerhacker 25 mit der Sekundärseite b des Transformators 3 verbindet. Der Gegentakt-Zerhacker 25 schaltet dabei mit gleichbleibender Umschaltfrequenz, z. B. 100 FIz, die an seinem Eingang anstehende Gleichspannung der Fahr-
batlcrie 1 abwechselnd auf seine Ausgänge 25' und 25" und beaufschlagt somit die Sekundärseite 6 des Transformators 3 mit einer Wechselspannung der halben Umschaltfrequcnz. beim gewählten Beispiel 50 Mz, und reclitcckförmigem Verlauf. Die Üordnetzbatterie 2 wird damit vom Windungsabgriff 4' der Primärseile 4 aus über den Brückengleichrichter 33 geladen.
Gleichzeitig steht, bedingt durch die gegenüber Fig. I verdoppelte Windungszahl der Sekundärscite 6, an den Anschlüssen 29 eine rechteckige Wechselspannung mit einer Größe tür Verfügung, die der des Weehselstfomversorgungsnetzcs gleich ist. Die Schallanordnung nach Fig.2 dicht somit zusätzlich als Notstromquclle, d. h. bei geschlossenem Fahrschalter 16 sowie geschlossenem Ladeschalter 14 kann an den Anschlüssen 29 eine der Versorgungsspanhung entsprechende Wechselspannung entnommen werden.
Alternativen zu den dargestellten Schaltanordnungen sind z. B., einen Einfach- oder Gegentakt-Zerhacker bei einer Schaltanordnung entsprechend Fig.2 an der Sekundärseite des Transformators anzuschließen, die mit der gleichen Windungszahl wie die Sekundärseite des Transformators in F i g\ 1 versehen ist. Während der Einfach-Zerhackdr den Anschluß der Fahrballefie an der Sekundärseite mit gleichbleibender Polarität vornimmt, erfolgt der Anschluß der Fahrbalterie über den Gegcntakt-Zerhackcr bei mit konstanter Frequenz wechselnder Polarität.
Anstelle eines Einfacli-Zerhackers ist bei einer Schaltanordnung entsprechend Fig. t die Fahrbalterie auch über einen Gcgcntakt-Zerhacker an der Primärseite des Transformators anschlieÖbar.
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Claims (4)

Patentansprüche:
1. Schaltanordnung für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge, mit einem Transformator, der zum Aufladen einer Fahrbatterie primärseitig an ein Wechselstromversorgungsneiz und sekundärseitig Ober eine Gleichrichteranordnung an die Fahrbatterie angeschlossen ist, mit einem Gleichspannungswandler, der einen Zerhacker, einen Wechselspannungs-Untersetzer und einen Gleichrichter enthält >o und der im Fahrbetrieb eine Bordnetzbatterie mit gegenüber der Fahrbatterie geringerer Nennspannung aus dieser nachlädt, und mit einem Elektrofahrmotor, der aus der Fahrbatterie unter Umgehung des Transformators versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (3) mit seiner Primär- und Sekundärseite den Wechselspannungs-Untersetzer (4 bzw. 6) bildet, an dessen einer Seite (Primärseite 4) über den Zerhacker (Einfach-Zi-ihacker 10) die Fahrbatterie (1) und an dessen anderer Seite (Sekundärseite 6) über den Gleichrichter (Brückengleichrichter 7) die Bordnetzbatterie (2) mit entsprechend angepaßtem Untersetzungsverhältnis angeschlossen sind.
2. Schaltanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Fahr"iatterie (1) über den Zerhacker (F.infachzerhacker 10) an der Primärseite (4) und die Bordnetzbatterie (2) über den Gleichrichter (7) an der Sekundärseite (6) des Transformators (3) angeschlossen sind.
3. Schalte. .Ordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ('ie Fab-batterie (1) über den Zerhacker (Gegentakt-Zerhacker 25) an der Sekundärseite (6) und die Bordr.etzb· «terie (2) über den Gleichrichter (Brückengleichnchter 33) an der Primärscite (4) des Transformators (3) angeschlossen sind.
4. Schaltanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (Brückengleichrichter 7) wechselweise als die *° Gleichrichteranordnung zwischen die Sekundärseite (6) des Transformators (3) und die Fahrbatterie (!) und als Gleichrichter /wischen die Primärseite (4) oder die Sekundärseile (6) des Transformators (3) und die Bordnetzbatterie (2) schaltbar ist
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