DE3346771A1 - Stromversorgungseinrichtung - Google Patents
StromversorgungseinrichtungInfo
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Description
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Beschreibung;
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung, mit einem Generator, einem Akkumulator und einem Spannungsregler
zur Spannungsregelung.
Stromversorgungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge bestehen aus einem Akkumulator, einem Wechselstromgenerator, der den
Akkumulator auflädt und Lasten mit elektrischer Energie versorgt, und einem Spannungsregler, der die von dem Generator
erzeugte Spannung regelt. Der herkömmliche Spannungsregler vom Tirrill-Typ (Kontakt-Typ) oder IC-Typ
(integrierte Schaltung) hat die Aufgabe, die erzeugte Spannung zu erhöhen, wenn die Spannung an dem Akkumulator
unter einen vorgegebenen Wert absinkt. Ein Teil der erzeugten Energie wird zum Aufladen des Akkumulators verbraucht.
Da der Innenwiderstand des Akkumulators mit der Menge der gespeicherten elektrischen Energie und
abhängig von weiteren Faktoren schwankt, kann der Akku-
20' mulator abhängig von dem Innenwiderstand entweder ungenügend
oder übermäßig aufgeladen werden, selbst wenn an den Akkumulator eine konstante Spannung angelegt wird.
Insbesondere wenn die "Temperatur des Akkumulators niedrig
ist, ist sein Innenwiderstand hoch, wodurch sich die Stärke des durch ihn fließenden Ladestroms verringert.
Wenn der Akkumulator einer höheren Temperatur ausgesetzt wird, fließt durch ihn ein stärkerer Ladestrom. Wenn der
Akkumulator unter den durch die von dem Generator erzeugte Spannung festgelegten Bedingungen aufgeladen wird,
wie es bei Verwendung des herkömmlichen Spannungsreglers der Fall ist, so wird der Akkumulator unter Umständen ungenügend
oder zu stark aufgeladen, wenn er Bedingungen ausgesetzt ist, die von den üblichen Betriebsbedingungen
abweichen.
1/2
Wenn die Aufladung ungenügend ist, erfüllt sie ihre Funktion nicht mehr in zufriedenstellender Weise. Ist die
Aufladung zu stark/ so wird die Batterie aufgrund Elektrolytmangels
und einem Abtrag aktiven Materials von den Elektroden beschädigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungseinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die durch Verwendung des herkömmlichen Spannungsreglers
auftretenden Probleme beim Aufladen des Akkumulators nicht auftreten. Die Stromversorgungseinrichtung
soll dafür sorgen, daß der Akkumulator über lange Zeit hinweg auch bei starken TemperaturSchwankungen volle Funktionsfähigkeit
zeigt. Außerdem sollen Gewicht und Volumen der Stromversorgungseinrichtung gering sein.
Diese Aufgabe wird bei einer Stromversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Spannungsregler
eine elektrische Meßschaltung, die die in den
20" Akkumulator eingegebene und die dem Akkumulator entnommene
Strommenge mißt, eine Arithmetikeinheit, die das Verhältnis zwischen eingegebenen und entnommenen Strommengen
berechnet und es mit einem Vorgabewert vergleicht, und einen Regler besitzt, der die von dem Generator erzeugte
Spannung ansprechend auf ein von der Arithmetikeinheit kommendes Signal regelt.
Das von der Arithmetikeinheit berechnete Verhältnis soll im folgenden mit "C/D" abgekürzt werden, der Vorgabewert
soll die Bezeichnung "A" haben. Da in der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung der Akkumulator mit der
Ladespannung aufgeladen wird, die durch Berechnung des
C/D-Verhältnisses und Vergleich dieses Wertes mit dem Vorgabewert A bestimmt wird, läßt sich der Akkumulator
normal ohne Beeinflussung durch die Temperatur oder an-
2/3
' dere Faktoren aufladen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: 5
Fig. 1 eine Schaltungsskizze einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung,
'^ Fig. 2 eine Schaltungsskizze eines Spannungsreglers
einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Stromversorgungseinrichtung, und .
Fig. 3 eine Schaltungsskizze einer dritten Ausführungs-■5
form einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsein
richtung.
Eine Stromversorgungseinrichtung nach der Erfindung umfaßt allgemein einen Generator, einen Akkumulator und
einen Spannungsregler.
Der erfindungsgemäße Generator erzeugt eine Gleichspannung.
Bei dem Generator kann es sich um einen Gleichspannungsgenerator handeln oder um einen Wechselstromgenerator
in Verbindung mit einem Gleichrichter, der den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Der Generator wird von
einer Antriebseinheit angetrieben, z.B. von einem Verbrennungsmotor. Ist die Stromversorgungseinrichtung in
einem Kraftfahrzeug eingebaut, so kann die Antriebsein-
^ heit für den Generator der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs
sein.
Der verwendete Akkumulator kann wiederholt aufgeladen und entladen werden, es kann sich um einen Bleiakkumulator,
einen Nickel-Cadmium-Akkumulator oder dergleichen handeln.
4/5 COPY
Die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung dient
dazu, die von dem Generator erzeugte elektrische Energie in den Akkumulator einzuspeisen, um diesen aufzuladen,
und in an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossene Lasten einzuspeisen.
Selbst wenn der Generator noch nicht angetrieben wird, so vermag die Stromversorgungseinrichtung für einen kurzen
Zeitraum elektrische Energie an die Antriebseinheit für den Generator oder an Lasten zu liefern. Wenn der Generator
angetrieben wird, er jedoch keine elektrische Energie erzeugt, so wird die elektrische Energie von dem
Akkumulator ah die Lasten gegeben. Mithin ist das Aufladen des Akkumulators eine der wichtigsten Funktionen der
Stromversorgungseinrichtung. Die Ladespannung des Akkumulators gemäß der Erfindung wird von dem Spannungsregler
gesteuert, der die in die Speicherbatterie eingegebenen und die der Speicherbatterie entnoititienen Stronnengen (Elektrizitätsmsngen)
feststellt und die von dem Generator zu erzeugende Span-
20" nung auf der Grundlage des Feststellungsergebnisses steuert. Auf diese Weise wird der Akkumulator weder übermäßig
noch ungenügend aufgeladen.
Der erfindungsgemäße Spannungsregler enthält eine elektrische
Meßeinheit zum Messen der Lade-Strommenge und der Entlade-Strommenge des Akkumulators, um seinen Lade- und
Entladezustand festzustellen. Er besitzt weiterhin eine
Arithmetikeinheit, die das C/D-Verhältnis zwischen Lade-
und Entlade-Strommengen berechnet und das berechnete Verhältnis mit einem Vorgabewert A vergleicht, um abhängig
von dem Ausmaß der Differenz ein Signal abzugeben. Schließlich
besitzt der Spannungsregler einen Regler, der die von dem Generator erzeugte Spannung ansprechend auf ein
von der Arithmetikeinheit kommendes Signal regelt. 35
5/6 1
COPY J
Im folgenden sollen die Bauteile des Spannungsreglers und deren Arbeitsweise erläutert werden.
Die elektrische Meßeinheit stellt die Lade-Strommenge und die Entlade-Strommenge des Akkumulators fest. Der in den
Akkumulator oder aus dem Akkumulator fließende Strom schwankt mit der Zeit, und somit kann man die in den Akkumulator
geladene und aus dem Akkumulator entladene Strommenge bestimmen, indem man die Stromstärke mißt und sie
zeitlich integriert.
Den Strom kann man mit Hilfe des Spannungsabfalls an einem zu dem Akkumulator in Reihe geschalteten Widerstand messen,
oder aber mit Hilfe eines Magnetfelds, das um einen an den Akkumulator angeschlossenen Draht herum erzeugt wird. Die
erstgenannte Möglichkeit mit Widerstand ist einfach und benötigt nur eine geringe Anzahl von Teilen. Da der Widerstand
jedoch geringfügig durch einen Stromfluß erwärmt wird, was mit einem Energieverlust verbunden ist, sollte
20' der Widerstandswert vorzugsweise, so klein sein, wie es
die Meßgenauigkeit noch zuläßt, um die Erwärmung des Widerstands
gering zu halten. Die letztgenannte Anordnung mit Magnetfelderfassung enthält ein Magnetfeld-empfindliches
Bauelement, z.B. einen magnetischen Widerstand, der ein von dem durch den Akkumulator fließenden Strom induziertes
Magnetfeld feststellt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß kein in Reihe geschalteter Widerstand notwendig
ist, der Energieverlust gering ist und der gesamte Aufbau kompakt ist.
Da die Stromflußrichtungen beim Laden und beim Entladen entgegengesetzt sind, können die Ladeströme und die Entladeströme
auf einfache Weise und separat gemessen werden. Der von dem Generator zum positiven Pol des Akkumulators
fließende Ladestrom und der von dem positiven Pol des Akkumulators zu den Lasten fließende Strom können separat
6/7
gemessen werden.
Jede gemessene Stromstärke wird an eine integrierende
Schaltung gelegt und zeitlich integriert, damit die Größe der Strommenge erhalten wird. Die integrierten
Werte der Ladeströme und der Entladeströme sind kennzeichnend für die in den Akkumulator fließende Ladung
bzw. für die aus dem Akkumulator entnommene Ladung. Für diese Lade- und Entladeströme können entweder
zwei integrierende Schaltkreise oder ein gemeinsamer integrierender Schaltkreis verwendet werden. Die integrierende
Schaltung kann die Stromstärken analog oder digital integrieren.
Das C/D-Verhältnis zwischen den Lade-Strommengen und
den Entlade-Stroramengen wird von einer Arithmetikeinheit berechnet. Das berechnete C/D-Verhältnis zeigt
eine Zunahme oder eine Abnahme der in dem Akkumulator gespeicherten Strommenge an. Die Arithmetikeinheit vergleicht
außerdem das C/D-Verhältnis mit dem Vorgabewert A und gibt abhängig von dem Ausmaß der Differenz zwischen
den verglichenen Werten ein Signal ab.
Von den Erfindern durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß der Vorgabewert A vorzugsweise in dem Bereich
1,0 S A ύ 1,4 liegt. Wäre der Wert A kleiner als 1,0,
würde der Akkumulator nur unzureichend aufgeladen. Wäre der Wert A größer als 1,4, würde der Akkumulator überladen.
30
30
Der Regler spricht auf das von der Arithmetikeinheit kommende Signal an, um die von dem Generator erzeugte
Spannung zu steuern. Die Generatorspannung kann dadurch
gesteuert werden, daß der der Rotorwicklung des Generators zugeführte Erregerstrom gesteuert wird, die Dreh-
• *
zahl des Generatorrotors geändert wird, oder dergleichen.
Im folgenden soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen
Stromversorgungseinrichtung beschrieben werden. Wird als Antriebseinheit für den Generator ein Verbrennungsmotor
verwendet, erhält der Anlasser der Antriebseinheit von dem Akkumulator elektrische Energie und wird in Gang gesetzt,
um den Generatorrotor zu drehen. Da der Akkumulator zu dieser Zeit die Energie an den Anlasser gibt, erhöht sich in
der elektrischen Meßeinheit der für die Entlade-Strommenge kennzeichnende integrierte Wert.
Wenn die an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossenen Lasten mit elektrischer Energie versorgt werden, erhöht
sich der für die Entlade-Strommenge kennzeichnende integrierte Wert weiter. Die Arithmetikeinheit berechnet
das C/D-Verhältnis und vergleicht es mit dem Wert A. Ist das C/D-Verhältnis kleiner als der Vorgabewert A, gibt
die Arithmetikeinheit ein Signal zum Erhöhen der gene-
20' rierten Spannung an den Regler. Dann erregt der Regler z.B. die Motorwicklung des Generators, um die von dem Generator
erzeugte Spannung zu erhöhen. Da der Generator an den Akkumulator angeschlossen ist, wird dieser kontinuierlich
aufgeladen, bis der für die Lade-Strommenge
kennzeichnende integrierte Wert in der elektrischen Meßschaltung soweit angestiegen ist, daß das C/D-Verhältnis
etwa dem Vorgabewert A gleicht.
Wie oben beschrieben ist, erhöhen sich die für die Lade- und die Entlade-Strommengen kennzeichnenden integrierten
Werte auch bei Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Lasten. Der Spannungsregler regelt die erzeugte Spannung derart,
daß das C/D-Verhältnis dem Vorgabewert A gleicht.
Wenn die Stromversorgungseinrichtung über einen längeren Zeitraum kontinuierlich arbeitet, steigt der für die La-
• ft »
* » r «ν
* » r «ν
de- oder die Entlade-Strommenge kennzeichnende integrierte
Wert an, bis der Integrator gesättigt wird, woraufhin die Regelung der erzeugten Spannung nicht in üblicher Weise
weitergehen kann. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, besitzt die elektrische Meßeinheit die Funktion, die Integratoren
zurückzustellen, wenn das C/D-Verhältnis dem Vorgabewert A in der Arithmetikeinheit gleicht. Das Zeitintervall,
nach welchem die Integratoren jeweils zurückgestellt werden, wird automatisch durch den Zustand bestimmt,
in welchem der Generator arbeitet.
Da die erzeugte Spannung derart geregelt wird, daß das C/D-Verhältnis praktisch jederzeit dem Vorgabewert A
gleicht, kann der Integrator zwangsweise nach Ablauf jeweils eines Intervalls von einigen Minuten bis einigen
Tagen zurückgestellt werden.
Wenn der Generator der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung
nicht ausreichend viel Energie an die an die Versorgungseinrichtung angeschlossene Last liefert, wird
der Akkumulator entladen, und der für die Entlade-Strommenge kennzeichnende integrierte Wert wird erhöht. Dann
wird der Integrator gesättigt, oder das C/D-Verhältnis ist nicht gleich dem Vorgabewert A. Um diesem Umstand Rechnung
zu tragen, kann ein Mechanismus vorgesehen sein, der die Drehzahl der Antriebseinheit des Generators gezielt erhöht,
um die Energieabgabefähigkeit des Generators zu erhöhen
.
Liegt das C/D-Verhältnis unter dem Vorgabewert A, wird die erzeugte Spannung erhöht. Ist das C/D-Verhältnis höher als
der Vorgabewert A, wird die erzeugte Spannung abgesenkt oder wird Null. D.h., die Ausgangsspannunqder erfindungsgemaßen
Stromversorgungseinrichtung schwankt in aroßem Umfang
mit dem C/D-Verhältnis. Um zu verhindern, daß die
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Ausgangsspannung in einem großen Bereich schwankt, kann
eine Zusätzliche Funktion vorgesehen sein, die den Maximalwert und den Minimalwert für die von dem Generator
erzeugte Spannung festlegt. Diese Funktion läßt sich dadurch erreichen, daß eine Schaltung hinzugefügt wird,
die den durch die Erregerwicklung des Generators fließenden Strom steuert.
Wie oben beschrieben wurde, wird in der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung der Akkumulator an einer
übermäßigen oder unzureichenden Aufladung gehindert, ungeachtet der Temperatur der Elektroden und des Elektrolyts
in dem Akkumulator oder des Energiebedarfs seitens der Last. Der Akkumulator kann mithin zu jeder Zeit eine
angemessene Strommenge speichern. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung über einen
langen Zeitraum hinweg die Anfangsieistung der Batterie
aufrechterhalten.
20' Da der Akkumulator zu allen Zeiten eine in der Nähe der
Nennkapazität liegende Strommenge speichert, kann er seine Funktion in zufriedenstellendem Maße auch dann erfüllen,
wenn er eine im Vergleich zu einer Stromversorgungseinrichtung mit üblichem Spannungsregler kleinere Kapazitat
besitzt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben:
Ausführungsbeispiel· 1
Die in Fig. 1 dargestellte Stromversorgungseinrichtung besteht aus einem Wechselstromgenerator 1 mit Gleichrichtern,
einem Akkumulator 2 und einem Spannungsregler 3. Der Wechselstromgenerator 1 kann eine Nenn-Ausgangs-
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spannung von 24 V und einen Nenn-Ausgangsstrom von 35 A
liefern. Er besitzt eine Rotorwicklung 11, Statorwicklungen 12, elf Gleichrichter 13 und einen Widerstand 14.
Der Akkumulator 2 ist ein Bleiakkumulator mit einer EMK
von 12 V und einer Kapazität von 40 Amperestunden.
Der Spannungsregler 3 besitzt eine elektrische Meßeinheit 31, eine Arithmetikeinheit 32 und einen Regler 33. Die
elektrische Meßeinheit 31 enthält Operationsverstärker 311A, 311B, Wiederstände 312A, 312B, Gleichrichter 313A,
313B, Schalter 314A, 314B und Kondensatoren 315A, 315B.
Die Arithmetikeinheit 32 besitzt einen Teiler 321, einen Operationsverstärker 322 und eine Bezugsspannungsquelle
323 zur Einstellung eines Bezugswerts A (A = 1,05).
Der Regler 33 enthält Transistoren 331, 332, Dioden 333, 334 und einen Widerstand 335. Diode 333 ist eine Schutzdiode
für den Transistor 331.
Die obigen Bauteile sind wie folgt verschaltet: Der Akkumulator
2 ist mit seinem Minuspol 21 über einen Widerstand 500 auf Masse gelegt, während der Pluspol 22 an
einen Anschluß 100 des Generators 1 und weiterhin über einen Schalter 600, einen Widerstand 502 und eine Diode
501 an einen Anschluß 101 des Generators angeschlossen ist. Der Minuspol 21 des Akkumulators 2 ist außerdem an
einen Anschluß 301 des Spannungsreglers 3 angeschlossen. Der Spannungsregler 3 besitzt einen Anschluß 304, der an
den Widerstand 502 und den Schalter 600 angeschlossen ist, sowie Anschlüsse 302 und 303, die an die Anschlüsse 102
bzw. 103 des Generators 1 angeschlossen sind. Der Generator 1 ist mit einem Anschluß 104 an Masse angeschlossen,
und der Spannungsregler 3 ist mit einem Anschluß 305 an Masse angeschlossen. An den Pluspol 22 des Akkumulators
ist über einen Schalter 601 eine Last 4 angeschlossen,
12/13
deren anderer Anschluß auf Masse liegt. In 6inem Versuchsbeispiel handeltees sich bei der Last 4 um eine 12,8 Volt-Lampe
mit 200 Watt Leistung, während an den Rotor des Generators 1 ein (nicht gezeigter) Benzinmotor mit einer
maximalen Ausgangsleistung von 100 PS angeschlossen war.
Die obige Ausführungsform der Stromversorgungseinrichtung arbeitet wie folgt:
Zum Starten des Verbrennungsmotors liefert der Akkumulator 2 elektrische Energie an den Anlasser des Motors, und der
Schalter 600 wird geschlossen, damit der Motor den Rotor des Generators 1 drehen kann. Nun fließt durch den Widerstand
500 von Masse ein Strom in den Akkumulator 2. Das Potential am Anschluß 301 wird bezüglich Masse negativ,
und ein integrierter Wert D entsprechend der Entlade-Strommenge,
der bestimmt ist durch einen Integrator, welcher aus dem Operationsverstärker 311B und dem Kondensator 315B
besteht, wird erhöht. Ein integrierter Wert C entsprechend der Lade-Strommenge, der bestimmt wird durch einen
Integrator, welcher aus dem Operationsverstärker 311A
und dem Kondensator 315A besteht, ist gleichzeitig Null.
Die integrierten Werte C und D von den Integratoren werden auf den Teiler 321 gegeben, der ein Ausgangssignal
erzeugt, welches kennzeichnend ist für das C/D-Verhältnis. Dieses Ausgangssignal wird einem Eingang des als Vergleicher
dienenden Operationsverstärkers 322 zugeführt. Der andere Eingang des Operationsverstärkers 322 empfängt eine
Spannung, die repräsentativ ist für einen Vorgabewert A und der mit dem C/D-Verhältnis verglichen wird. Wenn gilt
|c/d| < |a|, sperrt der Operationsverstärker 322·den Transistor 332. (Gilt |C/dJ
> |a|, macht der Operationsverstärker 322 den Transistor 332 leitend.) Dann fließt
von dem Anschluß 304 durch die Diode 334, den Widerstand 335 und den Emitter des Transistors 331 ein Strom zum
Anschluß 305, woraufhin der Transistor 331 öffnet. Dern-
POPY
13/14
zufolge fließt ein Strom von dem Akkumulator 2 durch den Widerstand 502, die Diode 501, die Rotorwicklung 11 und
den Transistor 331 zum Anschluß 305, so daß an den Statorwicklungen
12 eine elektromotorische Kraft erzeugt wird zum Generieren einer Gleichspannung an den Anschlüssen 100 und 102, mit der der Akkumulator 2 aufgeladen
wird, und Strom durch die Rötorwicklung fließt. Wenn der
Schalter 601 geschlossen wird, wird auch die Last 4 mit elektrischer Energie gespeist.
Wenn ein Strom in einer Richtung fließt, bei der der Akkumulator 2 aufgeladen wird, wird der Anschluß 301 in bezug
auf Masse positiv, wodurch der integrierte Wert C entsprechend der Lade-Strommenge an dem aus dem Operationsverstärker
311A und dem Kondensator 315A bestehenden Integrator ansteigt. Ist der Akkumulator 2 ausreichend aufgeladen,
wird das C/D-Verhältnis größer als der Vorgabewert A, und
die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 322 steigt ebenfalls an. Daher ist der Transistor 332 geöffnet, wäh-
20' rend der Transistor 331 gesperrt ist. Demzufolge fließt
kein Strom durch die Rotorwicklung, und die erzeugte Spannung wird gesenkt. Nun liefert der Akkumulator elektrische
Energie an die Last. Wenn der Akkumulator -fortschreitend entladen wird, wird der integrierte Wert D für die
Entlade-Strommenge erhöht, und dadurch wird in der beschriebenen Weise die erzeugte Spannung erhöht.
Die Integratoren zum Messen der Lade- und der Entlade-Strommengen
werden dadurch zurückgestellt, daß die Schalter 314A und 314B alle zehn Minuten eingeschaltet werden.
In einem Versuch wurde die Stromversorgungseinrichtung fünf Stunden lang bei normaler Temperatur, fünf Stunden
lang bei -20° C und fünf Stunden lang bei 40° C betrieben,
und anschließend wurde der Akkumulator 2 vollständig
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COPY
entladen. Dann wurde die Lade-Strommenge gemessen. Die in dem Akkumulator geladene Menge war praktisch die gleiche
wie vor dem Versuch, was bedeutet, daß der Akkumulator weder übermäßig noch unzureichend geladen wurde. Der
Elektrolyt in dem Akkumulator war praktisch nicht weniger geworden.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die elektrische Meßeinheit 31 und die Arithmetikeinheit 32 der ersten
Ausführungsform durch digitale Signalverarbeitungsschaltungen ersetzt. Fig. 2 zeigt eine Schaltungsskizze lediglich
des Spannungsreglers 3.
Der Spannungsregler 3 arbeitet wie folgt: Abhängig von der Richtung, in der der Strom durch den Akkumulator
fließt, wird an einen Anschluß 301 eine positive oder eine negative Spannung angelegt. Wenn der Akkumulator
20" aufgeladen wird, wird an den Anschluß 301 eine positive Spannung gelegt und über eine Diode 352A an einen Analog-Digital-Umsetzer
(ADU) 351A gegeben, durch den das angelegte Signal in ein Digitalsignal umgesetzt wird.
Ein Taktgeber 360 gibt ein digitales Signal ab, das aus einer konstanten Anzahl von Impulsen pro gegebener Zeiteinheit
besteht. Das von dem ADU 351A kommende Digitalsignal und das von dem Taktgeber 360 abgegebene Taktsignal
werden von einem Multiplizierer 353A multipliziert, der ein Signal abgibt, das von einem Zähler 354A gezählt
wird. Der Zählerstand des Zählers 354A steht für die Größe C, die proportional ist zu der Lade-Strommenge in dem
Akkumulator.
Wenn der Akkumulator entladen wird, wird die Spannung am Anschluß 301 negativ, und dieses negative Spannungs-
15/16
• signal wird über eine Diode 352B an einen ADU 351B gegeben,
der das negative Spannungssignal in ein Digitalsignal umsetzt. Das Digitalsignal wird in einem Multiplizierer
353B mit dem vom Taktgeber 360 abgegebenen Digitalsignal multipliziert. Das vom Multiplizierer 360 abgegebene
Produktsignal wird von einem Zähler 354B gezählt. Der Zählerstand des Zählers 354B ist kennzeichnend für
eine Größe D, welche proportional ist zur Entlade-Strommenge
in dem Akkumulator.
10
10
Um das C/D-Verhältnis zu ermitteln, werden die von den
Zählern 354A und 354B kommenden Ausgangssignale auf einen Teiler 355 gegeben. Das Ausgangssignal des Teilers 355
wird auf einen DAU 356 gegeben, der es in ein Analogsignal umsetzt, welches einem Vergleicher 357 zugeführt
wird, wo es mit einem Bezugssignal (das von einer Bezugsspannungsquelle 358 erzeugt wird) verglichen wird, welches
einem Vorgabewert A (A = 1,25) entspricht. Wenn |a| > |c/d| gilt, liefert der Vergleicher 357 an einen
20* Transistor 331 einen Basisstrom.
Die Ausgangssignale der Zähler 354A und 354B werden an den Teiler 355 in Zeitintervallen von 5 Sekunden unter
Steuerung des vom Taktgeber 360 kommenden Signals gegeben, um einen konstanten Wert zu halten, bis ein folgendes
Signal angelegt wird.
Wenn einer der Zähler 354A und 354B überläuft, werden beide Zähler gleichzeitig zurückgesetzt, damit die integrierten
Werte auf Null fallen.
Die Stromversorgungseinrichtung mit dem so aufgebauten Spannungsregler 3 wurde unter den gleichen Bedingungen
getestet wie das erste Ausführungsbeispiel. Es zeigte sich, daß der Akkumulator weder übermäßig noch unzurei-
17/18
chend aufgeladen war, und wiederholt normal aufgeladen und entladen wurde.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die integrierte Schal-
tung des Spannungsreglers 3 die Form einer Digitalschaltung, die in der Lage ist, zur stabilen Steuerung der
erzeugten Spannung mit hoher Genauigkeit zu arbeiten.
Ausführungsbeispiel 3:
Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel sind zur Verringerung von Schwankungen der den Lasten zugeführten Spannung
dem Spannungsregler 3 der zweiten Ausführungsform eine Maximumspannung-Begrenzerschaltung 34 und eine
Minimumspannung-Begrenzerschaltung 35 für die Generatorspannung
hinzugefügt. Fig. 3 zeigt eine Schaltungsskizze dieser dritten Ausführungsform.
Der Spannungsregler 3 der Stromversorgungseinrichtung
ist in der Lage, die generierte Maximalspannung und die
generierte Minimalspannung zusätzlich zu der Spannungsrege
If unktion, die durch die elektrische Meßeinheit 31 und die Arithmetikeinheit 32 erreicht wird, zu begrenzen.
Die Maximumspannung-Begrenzerschaltung 34 besteht aus einer Diode 341, Widerständen 342 und 343, und einer
Zenerdiode 344. Von dem Akkumulator 2 fließt ein Strom durch die Diode 341, den Widerstand 342, die Zenerdiode
344 und den Widerstand 343 nach Masse. Die Zenerdiode 344 dient zum Begrenzen der erzeugten Maximalspannung.
Die Minimumspannung-Begrenzerschaltung 35 enthält eine Zenerdiode 351, einen Widerstand 352a und Transistoren
und 353. Die Zenerdiode 351 begrenzt die erzeugte Minimalspannung .
18/19
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Ein Regler 33A ist etwas anders ausgebildet als die Regler nach dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel/
und zwar aufgrund der Existenz der Maximalspannung- und Minimalspannung-Begrenzerschaltungen 34 bzw.
ς
35. Der Regler 33A besteht aus Dioden 333 und 334, einem Widerstand 335 und Transistoren 33A1, 33A2 und 33A3.
Wenn der Generator eine normale Spannung erzeugt, bleibt die Zenerdiode 344 in der Maximalspannung-Begrenzerschaltung
34 nicht-leitend, so daß der Transistor 33A3 gesperrt bleibt. Die Zenerdiode 351 wird leitend, und der
Transistor 353 wird geöffnet, während der Transistor 352 gesperrt wird. Folglich wird der Transistor 33A1 in dem
Regler 33A abhängig von dem Transistor 33A2 geöffnet oder
gesperrt, um durch die Rotorwicklung 11 einen Strom ic
fließen zu lassen bzw. um einen solchen Strom zu sperren. Der Regler 33A steuert also die erzeugte Spannung.
Wenn die erzeugte Spannung eine vorbestimmte Spannung übersteigt, wird die Zeneriode 344 leitend und öffnet den Tran-
sistor 33A3, woraufhin der Transistor 33A1 ausgeschaltet wird, um den durch die Rotorwicklung 11 fließenden Strom
zu sperren und somit die erzeugte Spannung zu verringern. Wenn die erzeugte Spannung unterhalb der vorbestimmten
Spannung liegt, wird der Transistor 353 ausgeschaltet,
so daß der Transistor 33A1 eingeschaltet ist, um durch die Rotorwicklung einen Strom fließen zu lassen und dadurch
die erzeugte Spannung zu erhöhen.
Die Stromversorgungseinrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau wurde unter den gleichen Bedingungen geprüft
wie die erste Ausführungsform. Der Akkumulator arbeitete normal wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, ohne daß er
übermäßig oder unzureichend aufgeladen wurde. Spannungsschwankungen an der Last waren nur halb so groß wie bei
der ersten und der zweiten Ausführungsform.
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Claims (11)
- Kabushiki Kaisha Toyota Chuo KenkyushoAichi-gun, Aichi-ken, 480-11, Japan 83/87142 Dr/aeStromversorgungseinrichtungPatentansprüche:( 1.Istromversorgungseinrichtung, mit einem Generator (1), einem Akkumulator (2) und einem Spannungsregler (3) zur Spannungs*egeiungr;Äaäurch gekennzeichnet, daß der spannungsregler (3) eine elektrische Meßschaltung (31), die die in den Akkumulator eingegebene und die dem Akkumulator entnommene Strommenge mißt, eine Arithmetikeinheit (32), die das Verhältnis zwischen eingegebenen und entnommenen Strom mengen berechnet und es mit einem Vorgabewert vergleicht, und einen Regler (33) besitzt, der die von dem Generator (1) erzeugte Spannung ansprechend auf ein von der Arithmetikeinheit (32) kommendes Signal regelt.
- 2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator einen Wechselstromgenerator und einen Gleichrichter zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom enthält.
- 3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kenn ze ichnet , daß der Generator ein Gleichstromgenerator ist.
- 4. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Akkumulator ein Bleiakkumulator ist.COPYRadedcestraBe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult Sonnenberger StraDe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 4186237,;Telegramme Patentcdnsult
- 5. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Meßschaltung eine Integratoreinrichtung enthält, die die Lade- und die Entladeströme separat mit der Zeit integriert.
- 6. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Meßschaltung eine Einrichtung aufweist, die die Integratoreinrichtung in vorbestimmten Zeitintervallen zurückstellt.
- 7. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Meßschaltung eine Einrichtung enthält, die die Integratoreinrichtung zurückstellt, wenn das berechnete Verhältnis dem Vorgabewert gleicht.
- 8. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgabewert im Bereich zwischen 1,0 und 1,4 »liegt.
- 9. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Spannungsregler außerdem Begrenzerschaltungen aufweist, die die von dem Generator erzeugte Spannung auf eine maximale und eine minimale Spannung begrenzen.
- 10. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüehe 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Meßschaltung eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung mit Analog-Digital-Wandlern aufweist, und daß die Arithmetikeinheit eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung mit einem Digital-Analog-Wandler aufweist.33A6771
- 11. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator von dem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57229383A JPS59122327A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 発電装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3346771A1 true DE3346771A1 (de) | 1984-06-28 |
Family
ID=16891318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833346771 Withdrawn DE3346771A1 (de) | 1982-12-27 | 1983-12-23 | Stromversorgungseinrichtung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59122327A (de) |
DE (1) | DE3346771A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6221740U (de) * | 1985-07-22 | 1987-02-09 |
-
1982
- 1982-12-27 JP JP57229383A patent/JPS59122327A/ja active Pending
-
1983
- 1983-12-23 DE DE19833346771 patent/DE3346771A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59122327A (ja) | 1984-07-14 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |