DE3346771A1 - Stromversorgungseinrichtung - Google Patents

Stromversorgungseinrichtung

Info

Publication number
DE3346771A1
DE3346771A1 DE19833346771 DE3346771A DE3346771A1 DE 3346771 A1 DE3346771 A1 DE 3346771A1 DE 19833346771 DE19833346771 DE 19833346771 DE 3346771 A DE3346771 A DE 3346771A DE 3346771 A1 DE3346771 A1 DE 3346771A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power supply
accumulator
supply device
generator
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19833346771
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Aichi Kogiso
Hidetake Yagoya Aichi Morimoto
Takashi Nagoya Aichi Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Publication of DE3346771A1 publication Critical patent/DE3346771A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/16Regulation of the charging current or voltage by variation of field
    • H02J7/24Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

83/87142 4
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
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
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
10/11
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-
11/12
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
14/15 ,- 1
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.
Ausführungsbeispiel 2:
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
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
* % ft (»β ·
* a ♦ *
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.
19/20
- Leerseite

Claims (11)

  1. Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho
    Aichi-gun, Aichi-ken, 480-11, Japan 83/87142 Dr/ae
    Stromversorgungseinrichtung
    Patentansprüche:
    ( 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. 2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator einen Wechselstromgenerator und einen Gleichrichter zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom enthält.
  3. 3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kenn ze ichnet , daß der Generator ein Gleichstromgenerator ist.
  4. 4. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
    bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Akkumulator ein Bleiakkumulator ist.
    COPY
    RadedcestraBe 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. 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. 6. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Meßschaltung eine Einrichtung aufweist, die die Integratoreinrichtung in vorbestimmten Zeitintervallen zurückstellt.
  7. 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. 8. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgabewert im Bereich zwischen 1,0 und 1,4 »liegt.
  9. 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. 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. 11. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator von dem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird.
DE19833346771 1982-12-27 1983-12-23 Stromversorgungseinrichtung Withdrawn DE3346771A1 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6221740U (de) * 1985-07-22 1987-02-09

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59122327A (ja) 1984-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3836516A1 (de) Gleichstrommotor-geschwindigkeitssteuerung mit schutzvorrichtung
DE102017222975A1 (de) Steuervorrichtung, Gleichgewichtskorrekturvorrichtung, elektrisches Speichersystem und Einrichtung
DE2726367A1 (de) Vorrichtung zur regelung der stromentnahme aus einer elektrischen batterie
EP1923988B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen eines geregelten, limitierten Generatorerregerstroms
DE69508746T2 (de) Selbstkonfigurierendes Batterieladegerät mit Mehrfachfunktionen als Versorgungsspannungsregler für batteriebetriebene Geräte
DE3321045A1 (de) Verfahren und einrichtung zum bestimmen des ladezustands einer batterie
DE2949114A1 (de) Batterieladegeraet
DE2124579A1 (de) Schaltung zum automatischen Aufladen einer Batterie
DE102007048071A1 (de) Verfahren und System zum Übertragen von Schaltinformationen eines Spannungsreglers an einen Fahrzeugcomputer
DE3116047C2 (de)
DE69329479T2 (de) Batterieladegerät
DE102007037123A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Lade-/Entlade-Stromes einer Fahrzeugbatterie zum Steuern eines Fahrzeuggenerators unter Berücksichtigung des Offsets des Lade-/Entlade-Stromes
DE2508395A1 (de) Batterieladegeraet
DE2845511A1 (de) Batterieladeschaltung
DE3321458A1 (de) Schnelladegeraet
DE2541436A1 (de) Konstantstrom-batterieladeschaltung
DE69631450T2 (de) Spannungsregler eines Fahrzeuggenerators
DE1513420A1 (de) Spannungsreglerschaltung
DE10147369A1 (de) Batterieladegerät, das im Stande ist, einen Volladezustand ungeachtet von Batterien mit unterschiedlichen Ladecharakteristika genau zu bestimmen
DE10250172A1 (de) Spannungsreguliereinrichtung zum Steuern der Ausgangsgröße einer Fahrzeugwechselstrommaschine
DE69524139T2 (de) Selektives Stromversorgungsgerät für elektrische Verbraucher und Zündsystem von inneren Brennkraftmaschinen in Motorfahrzeugen
DE2536053C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Ermitteln der in einem Akkumulator verfügbaren elektrischen Energie
DE3308415A1 (de) Einrichtung zum steuern eines ladegenerators
DE3729968C2 (de)
DE60300396T2 (de) Methode und Gerät zum Anpassen des Ladestromes in einem Batterieladegerät

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee