DE3019144A1

DE3019144A1 - Batterieladesystem

Info

Publication number: DE3019144A1
Application number: DE19803019144
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7251 Hemmingen Kurz; Ulrich 7125 Kirchheim Munz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-05-20
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1981-11-26
Also published as: DE3019144C2; FR2483141A1; US4382222A; FR2483141B1

Description

R. υ Ο ' *
22.4.1980 Chr/Me

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7ΟΟΌ Stuttgart 1

Batterieiaaesystem
Stand der Technik .

Die Erfindung geht aus von einem Batterieladesystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon Batterieladesysteme mit Permanentmagnetgeneratoren bekannt, bei denen eine; Querregelung durch einen Kurzschluß der Generator-Aus gangs spannung auf der Gleichspannungsseite erfolgt. Solche Systeme arbeiten aber mit verhältnismäßig hohen Verlusten. Weiter sind Systeme bekannt, bei denen die Spannungsregelung durch eine Längsregelung auf der Gleichspannungsseite bewirkt wird. Die Längsregelstufen müssen, jedoch den Strom unter Last abschalten und müssen daher hinsichtlich ihrer Leistung und hinsichtlich ihres Abschaltverhaltens aufwendig ausgelegt werden. Es sind aber auch Batterieladesystenie für Permanentmagnetgeneratoren bekannt - beispielsweise aus-der US-PS 3 517 296 (R. 8642 der Anmelderin) -, bei denen die Steuerung der Ausgangsleistung "des Generators auf der Wechselspannungsseite durch eine Längsregelung erfolgt. Dabei werden steuerbare Ventile zur Phasenanschnittsteuerung eingesetzt. Diese Systeme konnten aber wegen des Schältungsaufwandes und wegen einer gewissen Störanfälligkeit nicht befriedigen.

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R. Chr/Me

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Batterieladesystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein serienmäßiger Gleichrichter, beispielsweise ein üblicher Brückengleichrichter, und ein serienmäßiger Zweipunktregler verwendet werden können, daß das Längsregelelement nur von normaler Leistung sein muß und daß ein geringer Schaltungsaufwand für die Ansteuerschaltungsanordnung ausreicht. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß beim Ausfall eines Längsregelelements kein Totalausfall der Spannungsregelanordnung eintritt, sondern daß ein befriedigender Regelhub erhalten bleibt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Batterieladesystems möglich. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von MOSFETs als Längsregelelemente, da diese betriebssicher und leicht steuerbar sind. Vorteilhaft ist die Plazierung der MOSPETs auf der Masseseite der Ventile, damit ist eine einfache Ansteuerschaltung realisierbar. Außerdem können die Leistungsbauelemente mit einem gemeinsamen Kühlkörper elektrisch und thermisch leitend mit Masse verbunden werden. Besonders vorteilhaft ist es, ein die Phasenlage der Phasenspannung speicherndes Bauelement vorzusehen. Damit ist es möglich, die MOSPETs bei und nur bei einem. Nulldurchgang der Momentanwerte der Phasenspannung abzuschalten. Die MOSPETs müssen also - unabhängig von dem Zeitpunkt, zu dem der Zweipunktregler'abschaltet - nie unter Last abschalten. Damit ist eine -aufwendige - Schutzbeschaltung mit Kondensatoren überflüssig. In vorteilhafter Weise wird als speicherndes Bauelement ein Thyristor eingesetzt.

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Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Form eines Stromlaufρlanes dargestellt.

Beschreibung-des^; Ausführungsbeispieles

Ein Generator 11 umfaßt drei im Stern geschaltete Phasenwicklungen 12, IJ-J- 14 und eitien rotierbaren Dauermagnet-.läufer 15-. Den Phasenwicklungen 12, 13, 14 ist in bekannter Weise ein_: Brüekengleichrichter mit den Plusdioden l6, 17, 18 und den -/nicht alle eingezeichneten -~ Minusdioden 19, ■20:, 2l· nachge'schaltet. Die Kathoden- der Plusdioden 16,'17, Iß liegen an einer Plus leitung 22". Zwischen einer Minusleitüng 23 und den Anoden der. Minusdioden 19, 20, 21 liegen die- Schalt strecken je eines MOSPETs 24, 25, 26. In der Zeichnungsfigur, ist nur der zur Minusdiode 21 gehörende MOSFET 26 "eingezeichnet.-Dabei liegt der Drain-Anschluß -der MOSFETs an der Minusieitung 23. Dem Brückengleichrichter 16 -»-ν. 21 ist ein Zweipunkt-Regler 27 bekannter Bauart -nachgeschaltet."Außerdem liegt am Ausgang'.des Gleichrichters 16 ... 21 eine zu ladende Batterie 28 sowie Verbraucher

An den.Ausgang des Reglers 27 sind drei optoelektronische Koppler 31, 32j 33 - nur der letztgenannte ist gezeigt angeschlossen./Der Steuereingang des optoelektronischen Köpplers^ y*> liegt; einerseits am" Ausgang des Zweipunkt-Reglers 27. und andererseits über einen^^ ohmschen Widerstand; 34:än der.Plusleitung 22. Der Ausgang des optoelektronischen Kopplers 33'ist einerseits über einen ohmjschen -Widers-band. 35 an "die Plusleitung 22 und andererseits an .den Toranschluß eines Thyristors 3.6 angeschlossen. Die Anode des Thyristors 36 liegt an der Plusleitung 22, die Kathode über einen Spannungsteiler mit den ohmsehen ·

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Widerständen 37 und 38 an der Anode der Hilfsdlode 39> deren Kathode mit der Kathode der Minusdiode 21 verbunden ist. Der Gate-Anschluß des MOSFETs 26 ist mit dem Abgriff des Spannungsteilers aus den Widerständen 37j 38 verbunden.

Wird der Generator 11 in Betrieb genommen, dann liegt die Spannung zwischen der Plusleitung 22 und der Minusleitung 23 zunächst unter einem vorgegebenen Wert. Der Zweipunkt-Regler 27 schaltet ein, das bedeutet, daß sein Ausgang im wesentlichen das Potential der Minusleitung annimmt. Damit fließt ein durch den Widerstand 3^ be- -■ grenzter Strom durch die Lumxniszenzdiode im optoelek-. tronischen Koppler 33- Die Lumxniszenzdiode leuchtet auf und die Schaltstrecke des NPN-Fototränsistors im optoelektronischen Koppler 33 wird leitend. Das Tor des Thyristors 36 erhält damit positives Potential, der Thyristor 36 wird gezündet. Der Zündstrom wird durch den Widerstand 35 begrenzt. Weil der Thyristor 3d jetzt leitend ist, nimmt auch der Gate-Anschluß des MOSFET 26 positives Potential an, die Schaltstrecke des MOSFET 26 wird leitend. Damit ist der Brückengleichrichter -16"...

21 in Betrieb und die Spannung zwischen der Plusleitung

22 und der Minusleitung 23 steigt an.

Wird der vorgegebene Sollwert der Spannung zwischen der Plusleitung 22 und der Minusleitung 23 überschritten, dann schaltet zunächst· der Zweipunkt-Regier 27 ab, der optoelektronische Koppler 33 wird inaktiv und der Thyristor 36 erhält keinen Torstrom mehr. Nach dem nächsten Nülldurchgang der Phasenspannung der Wicklung 14 ist der Thyristor 36 wieder gesperrt, der Gate-Anschluß des ; MOSFET 26 nimmt wieder das Potential des Source-Anschlusses des MOSFET 26 an und die Schaltstrecke des MOSFETs 26 bleibt nicht leitend. Die Hilfsdiode 39 ist notwendig, da MOSFETs üblicherweise eine parasitäre Diode mit Anode an Source und Kathode an Drain aufweisen.

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Der Thyristor 26 kann durch eine Selbsthalteschaltung aus ■zwei Transistoren ersetzt werden. Wie schon erwähnt_s ist die gesamte in der Zeichnungsfigur gezeigte Ansteuer-.schaltungsanordnung mit dem optoelektronischen Koppler 33 und dem Thyristor 36 sowie das Längsregelelement 26 bei Drehstrom-Systemen dreifach, bei Einphasen-Systeinen zweifach vorhanden. Als Zweipunkt-Regler 27 kann ein'bei Batterieladesystemen üblicher Zweipunkt-Regler kleiner Leistung verwendet werden. ■ ■

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R. 5311

22.4.1980 Chr/Me

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7000 Stuttgart 1

Batterieladesystem

Zusammenfassung

Es wird ein Batterieladesystem mit. einem Permanentmagnetgenerator und einem dem Generator nachgeschalteten Gleichrichter vorgeschlagen, bei dem die Spannungsregelung durch einen Zweipunktregler in Verbindung mit MOSFETs erfolgt. Die MOSPETs sind' als Längsregelelemente in Serie mit Ventilen des Gleichrichters geschaltet. Weiter ist eine Einrichtung in Form einer Halbleiterschaltung, beispielsweise Thyristor, zur phasenrichtigen Löschung vorgesehen, um aufwendige Schutzschaltungen mit Kondensatoren zu vermeiden. Ein Batterieladesystem dieser Art kann in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen verwendet werden. -

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Claims

3019 H4 r; 6311 ; ■-22-.4Λ-Ϊ9-8Ο- Ohr/MiT, ROBERT BOSCH ^GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Ansprüche

1. /Batterieladesystein mit' einem Generator, insbesondere

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einem Permanentmagnetgenerator j einem dem Generator nachgeschalteten■Gleichrichter und einer Spannungsregelanordnungj dadurch gekennzeichnet, daiä die Spannungsregelanordnung einen Zweipunkt-Re gier (27) bekannter Art und wenigstens ^in dem Zweipunkt-Regler (27) nachgeschaltetes, in Serie mit einem Ventil (21) des Gleichrichters liegendes, Längsregelelement (26) mit einer zugehörigen Ansteuerschaltyng (33, 36).umfaßt.

2. Batterieladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- -'i daß das-Langsregelelement (26) ein Leistungs-MOSPET

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3- Batterieladesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern-des MOSFET (26) ein Thyristor (36), dessen Steueranschluß mit dem Ausgang des Zweipunkt-Reglers (27) in Wirkungsverbindung steht, dient.

4. Batterieladesystem .nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen das Tor des Thyristors (36) und den Ausgang des Zweipunkt-Reglers "(27) ein optoelektronischer ^: Koppler (33) geschaltet ist. -

5. Batterieladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Brückengleichrichter (16 ... 21), dadurch gekennzeichnet j daß für jede Phase ein Längsregelelement (26) vorgesehen ist. ■

6. Batterieladesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5 mit einem Brückengleichrichter (l6 ... 21), dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstrecke des MOSFET (26) zwischen die Anode der Minusdiode (21) und die Minusleitung (23) geschaltet, ist.

7. Batterieladesystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstrecke des Thyristors (36) - gegebenenfalls über weitere Bauelemente (37 s 38, 39) - zwischen die Kathode der Minusdiode (21) und die Plusleitung (22), geschaltet ist.

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