DE2756485A1 - Batterieladesystem fuer kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Batterieladesystem für ein Kraftfahrzeug.

Üblicherweise wird ein Wechselstromgenerator, der zum Laden der Batterie eines Kraftfahrzeugs benutzt wird, durch einen Spannungsregler geregelt, der die Batteriespannung (oder die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators) misst und die mittlere Stromstärke in der Feldwicklung des Wechselstromgenerators ändert, um einen Sollspannungswert aufrechtzuerhalten. Der Ausgangswert des Wechselstromgenerators ist so gewählt, dass dem Verbrauch des elektrischen Systems des Fahrzeugs Rechnung getragen wird, wirtschaftlich hat sich jedoch herausgestellt, dass es in bestimmten Anwendungsfällen vorzuziehen ist, zwei Wechselstromgeneratoren zu benutzen, die eine Fahrzeugbatterie laden, anstatt einen größeren, leistungsfähigeren Wechselstromgenerator in relativ kleinen Stückzahlen herzustellen.

Die Regelung von zwei Wechselstromgeneratoren parallel zueinander bringt jedoch einige Schwierigkeiten mit sich. Wenn zwei getrennte Spannungsregler benutzt werden, ist es schwierig, diese aufeinander abzustimmen, und die Verwendung eines Haupt-Servo-Regelsystems kann zu Schwierigkeiten führen, wenn ein Wechselstromgenerator ausfällt.

Nach der Erfindung ist ein Batterieladesystem gekennzeichnet durch die Kombination zweier Wechselstromgeneratoren jeweils mit einem Gleichrichter und einer zugehörigen Feldwicklung und zweier Spannungsregler, die die Feldstromstärke jedes Wechselstromgenerators entsprechend der Spannung am Ausgang des zugehörigen Gleichrichters regeln und die eine Spannungsmessschaltung, die an den Ausgang des Gleichrichters angeschlossen ist, und einen Schwingwechselkreis aufweisen, der zum Schwingen zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand eingerichtet ist, wenn die Spannung an der Spannungsmessschaltung einen Sollwert überschreitet, wobei die Feldwicklung des zugehörigen Wechselstromgenerators so geschaltet ist, dass sie von dem Wechselkreis gesteuert wird, wobei Querkopplungsmittel den Wechselkreis jedes Spannungsreglers mit dem Spannungsmesskreis des anderen Reglers verbinden, derart, dass das Schwingwechselschalten des einen Wechselkreises ein Schwingwechselschalten des anderen Wechselkreises bewirkt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Fig. 1 und 2 Schaltbilder sind, die zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.

Das in Fig.1 gezeigte Batterieladesystem weist zwei Wechselstromgeneratoren mit Ständerwicklungen 10a, 10b und Feldwicklungen 11a, 11b auf. Jeder Wechselstromgenerator hat seine eigene Gleichrichtervorrichtung 12a, 12b und seinen eigenen Spannungsregler 13a, 13b.

Die Gleichrichtervorrichtung 12a weist Dioden 14a auf, die einen Brückengleichrichter bilden, der die Ständerwicklung 10a mit einer positiven und einer negativen Stromleitung 15a, 16 verbindet, von denen eine (in diesem Fall die Leitung 16) das Fahrgestell des Fahrzeugs sein kann. Die Fahrzeugbatterie 17 ist zwischen die Leitungen 15a, 16 geschaltet. Die Gleichrichtervorrichtung 12a weist außerdem drei zusätzliche Dioden 18a auf, die die Ständerwicklung 10a mit einer zusätzlichen Leitung 19a verbinden, die eine Stromversorgung für den Spannungsregler 13a und für die Feldwicklung 11a bildet.

Der Regler 13a weist einen Spannungsmesskreis auf, der drei Widerstände 20a, 21a und 22a aufweist, die in Reihe zwischen die Leitungen 19a und 16 geschaltet sind, ferner eine Zenerdiode 23a, deren Kathode mit der Verbindung zwischen den Widerständen 21a und 22a verbunden ist und deren Anode mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 24a verbunden ist, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 16 verbunden ist, einen Widerstand 25a, der die Steuerelektrode des Transistors 24a mit der Leitung 16 verbindet. Der Kollektor des Transistors 24a ist mit der Steuerelektrode eines Darlington-Paars 26a verbunden, dessen Emissionselektrode an Masse angelegt ist, dessen Kollektor über die Feldwicklung 11a und eine Rücklaufdiode 27a in Parallelschaltung mit der Leitung 19 verbunden ist und dessen Steuerelektrode mit der Leitung 19a über einen Widerstand 28a verbunden ist, der das Darlington-Paar in volles Leiten vorspannt, wenn der Transistor 24a abgeschaltet ist. Ein Widerstand 29a und ein Kondensator 30a sind in Reihe zwischen den Kollektor des Darlington-Paars 26a und die Steuerelektrode des Transistors 24a geschaltet, und ein Kondensator 31a ist zwischen den Kollektor und die Steuerelektrode des Transistors 24a geschaltet.

Der Spannungsregler arbeitet in bekannter Weise so, dass sichergestellt wird, dass dann, wenn die Spannung an der Leitung 19 einen Sollwert überschreitet, bei dem die Zenerdiode 22a mit dem Liefern von Strom an die Steuerelektrode des Transistors 24a beginnt, die Transistoren und deren Rückkopplungskreise für ein schwingendes Wechselschalten des Stroms im Darlington-Paar 26a zwischen einem voll leitenden und einen nicht leitenden Zustand sorgen, und zwar mit einer Frequenz, die durch den Widerstand 29a und den Kondensator 30a bestimmt wird, als Folge der exponentialen Stromstärkenerhöhungs- und -abklingcharakteristiken der Kombination aus der Wicklung 11a und der Diode 27a, das Impulstastverhältnis der Schwingwechselschaltung sich entsprechend der Last am Wechselstromgenerator und der Drehzahl seiner Feldwicklung ändert. Der Kondensator 31a unterdrückt eine Hochfrequenzabstrahlung vom Regler.

Die Leitung 19a ist durch eine Lampe 32a mit einer Seite eines Zündschalters 33 verbunden, dessen andere Seite mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist, so dass die Lampe 32a immer dann aufleuchtet, wenn der Schalter 33 geschlossen wird und dieser Wechselstromgenerator 10a keinen Ausgang liefert. Der Lampenstrom geht durch die Feldwicklung 11a und das Darlington-Paar 26a, um eine Ersterregung des Wechselstromgenerators entstehen zu lassen. Eine Zenerdiode 9a ist zwischen die Leitungen 19a und 16 geschaltet, um die Reglertransistoren vor eventuellen Hochspannungsstößen an der Leitung 19a zu schützen.

Der andere Regler 13b ist identisch mit dem beschriebenen und ist in den Zeichnungen mit Bezugszahlen bezeichnet, an denen der Buchstabe b angehängt ist.

Die beiden Spannungsregler sind durch zwei Kondensatoren 34a und 34b quergekoppelt. Der Kondensator 34a ist zwischen den Kollektor des Darlington-Paars 26b des Reglers 13b und die Verbindung zwischen den Widerständen 20a, 21a im Regler 13a geschaltet. Der Kondensator 34b ist in gleicher Weise zwischen den Kollektor des Darlington-Paars 26a und die Verbindung zwischen den Widerständen 20b und 21b geschaltet.

Es kann unterstellt werden, dass die Wechselstromgeneratoren nicht genau aufeinander abgestimmt werden können, so dass bei leichten Lastbedingungen die Spannung an einer der Leitungen 19a, 19b etwas höher als die andere ist, wobei der Wechselstromgenerator, der der Leitung mit der geringeren Spannung zugeordnet ist, weniger Strom an die Batterie und andere Lasten als der andere Wechselstromgenerator liefert. Als Folge kann die Spannung beispielsweise an der Leitung 19a derart sein, dass eine Schwingwirkung des Reglers 13a begonnen wird, wenn die Spannung an der Leitung 19b gerade nicht ausreicht, um eine Schwingwirkung des Reglers 13b beginnen zu lassen. Der Kondensator 34b bewirkt jedoch einen Anstieg in der Spannung an der

Verbindung zwischen den Widerständen 20b und 21b, wenn sich das Darlington-Paar 26a abschaltet, und dieser Anstieg bewirkt ein Einschalten des Transistors 24b, so dass das Darlington-Paar 26b wie üblich abgeschaltet wird. Wenn sich entsprechend das Darlington-Paar 26a wieder einschaltet, fällt die Spannung an der Verbindung zwischen den Widerständen 20b, 21b und bewirkt ein Einschalten des Darlington-Paars 26b. Die beiden Darlington-Paare 26a, 26b werden damit in Phase ein- und ausgeschaltet, und die erforderliche Regelung wird erreicht, und die Last wird im Wesentlichen gleich zwischen den Wechselstromgeneratoren verteilt.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht die Kompensation vieler Fehlbedingungen, die ein Batterieladesystem mit einem einzigen Wechselstromgenerator zum vollständigen Abschalten bringen würden. Das System kann unter Umständen weiterlaufen und einen reduzierten Ausgang liefern, wenn einer der Wechselstromgeneratoren zu arbeiten aufgehört hat.

In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bezugszahlen von Teilen, die auch in Fig. 1 vorkommen, um 100 erhöht.

Die Hauptunterschiede zwischen den Schaltungen nach Fig. 1 und 2 sind, dass die Widerstände 128a, 128b nicht mit den Leitungen 119a und 119b verbunden sind, sondern durch Spannungsmessleitungen 135a und 135b mit dem Pluspol der Batterie 117. Die Widerstände 120a, 120b sind nicht mit den Leitungen 119a, 119b verbunden, sondern durch Dioden 136a, 136b mit den Leitungen 135a, 135b. Es sind zusätzliche Widerstände 137a, 137b vorgesehen, die die Verbindungen zwischen den Kathoden der Dioden 136a, 136b und den Widerständen 120a, 120b mit der Leitung 115a bzw. 115b verbinden.

Normalerweise bestimmt die Batteriespannung den Zustand der Spannungsregler, wenn jedoch eine der Leitungen 115a oder 115b unterbrochen oder getrennt wird, werden die Regler durch die Span- nung an den Leitungen 115a oder 115b geregelt, wobei der Sollpunkt des betroffenen Reglers unter diesen Umständen leicht steigt. Mit der vorgesehenen Querkopplung müssen beide Leitungen 115a, 115b unterbrochen sein, ehe eine solche Sollpunkterhöhung eintritt.

Es versteht sich, dass für einen ordnungsgemäßen Betrieb der quergekoppelte Impuls über den Kondensator 34a und 134a kürzer als der Rückkopplungsimpuls durch den Kondensator 30a oder 130a sein muss. Zu diesem Zweck muss die Zeitkonstante des Kondensators mit dem Widerstand 20a wesentlich kleiner als die des Kondensators 30a mit dem Widerstand 29a sein.

Leerseite

Claims (6)

1. Batterieladesystem für Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch die Kombination zweier Wechselstromgeneratoren jeweils mit einem Gleichrichter und einer zugehörigen Feldwicklung und zweier Spannungsregler, die die Feldstromstärke jedes Wechselstromgenerators entsprechend der Spannung am Ausgang des zugehörigen Gleichrichters regeln und die eine Spannungsmessschaltung, die an den Ausgang des Gleichrichters angeschlossen ist, und einen Schwingwechselkreis aufweisen, der zum Schwingen zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand eingerichtet ist, wenn die Spannung an der Spannungsmessschaltung einen Sollwert überschreitet, wobei die Feldwicklung des zugehörigen Wechselstromgenerators so geschaltet ist, dass sie von dem Wechselkreis gesteuert wird, wobei Querkopplungsmittel den Wechselkreis jedes Spannungsreglers mit dem Spannungsmesskreis des anderen Reglers verbinden, derart, dass das Schwingwechselschalten des einen Wechselkreises ein Schwingwechselschalten des anderen Wechselkreises bewirkt.

2. Batterieladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsmessmittel jedes Reglers eine Widerstandskette und einen Eingangstransistor aufweisen, der auf die Spannung an einem Punkt der Widerstandskette anspricht, wobei die Querkopplungsmittel mit einem ande- rem Punkt an der Widerstandskette verbunden sind.

3. Batterieladesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkopplungsmittel aus zwei Kondensatoren bestehen.

4. Batterieladesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Regler die Reihenkombination eines Rückkopplungswiderstands und eines Rückkopplungskondensators aufweist, die zwischen den Wechselkreis und die Steuerelektrode des Eingangstransistors geschaltet sind, wobei die Rückkopplungskondensator/Widerstandskombination eine Zeitkonstante hat, die größer als diejenige des Querkopplungskondensators mit einem Widerstand der Widerstandskette ist.

5. Batterieladesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandskette zwischen einem Hilfsausgang des Gleichrichters, der gegen seinen Hauptbatterieladeausgang isoliert ist, jedoch die gleiche Spannung bei normalen Laufbedingungen hat, und Fahrzeugmasse geschaltet ist.

6. Batterieladesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Widerstandskette mit Fahrzeugmasse verbunden ist und deren anderes Ende durch einen weiteren Widerstand mit dem Hauptausgang des Gleichrichters und durch eine Diode und eine getrennte Stromzuführung mit der Batterie verbunden ist.