DE4310240A1 - Elektrisches Leistungsversorgungssystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Elektrisches Leistungsversorgungssystem für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserun
gen bei elektrischen Leistungsversorgungssytemen für Kraft
fahrzeuge und insbesondere auf ein elektrisches Leistungs
versorgungssystem, das eine elektrische Spannungsquelle mit
hoher Spannung und eine elektrische Spannungsquelle mit
niedriger Spannung besitzt.
In den letzten Jahren verwenden Kraftfahrzeuge elektri
sche Lasten die effizient bei Verwendung einer elektrischen
Leistung mit hoher Spannung arbeiten. Die vorläufige japani
sche Patentoffenlegung Nr. 1-185197 legt ein elektrisches
Leistungsversorgungssystem offen, das für ein Kraftfahrzeug
mit einer derartigen Hochspannungslast anwendbar ist. Ein
derartiges elektrisches Leistungsversorgungssystem ist mit
einem Generator, der einen Gleichstrom von 48 V erzeugt, ei
ner 48V-Batterie und einem Gleichstrom-Gleichstromwandler
(DC-DC-Wandler), der den Gleichstrom von 48 V in einen
Gleichstrom von 12 V umwandelt, ausgerüstet. Der Generator
ist mit der 48V-Batterie und einer Hochspannungslast, wie
etwa einem Lüftermotor, verbunden. Die Niederspannungsla
sten, wie etwa die Scheinwerfer oder Heckleuchten, erhalten
die elektrische Spannung von 12 V von dem DC-DC-Wandler.
Jedoch entsteht in einem derartigen, herkömmlichen elek
trischen Leistungsversorgungssystem, da der DC-DC-Wandler
immer für die Umwandlung von 48 V in 12 V arbeitet, auch
wenn die Scheinwerfer oder Heckleuchten nicht verwendet wer
den, ein Energieverlust durch den DC-DC-Wandler.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes elektrisches Leistungsversorgungssystem zur
Verfügung zu stellen, das den darin verursachten Energiever
lust unterdrückt.
Diese und weitere Aufgaben werden durch das in den bei
gefügten Patentansprüchen definierte Leistungsversorgungssy
tem gelöst.
Insbesondere umfaßt das elektrische Leistungsversor
gungssystem für Kraftfahrzeuge entsprechend der vorliegenden
Erfindung einen Generator, der elektrische Leistung erzeugt,
indem er den Motor als Antriebsquelle verwendet. Eine sekun
däre Hochspannungsbatterie, die mit dem Ausgangsanschluß des
Generators verbunden ist. Eine erste Last ist mit dem Aus
gangsanschluß des Generators verbunden. Ein Wandler ist mit
dem Ausgangsanschluß des Generators verbunden und wandelt
elektrische Leistung von einer hohen Spannung in eine nied
rige Spannung um. Eine sekundäre Niederspannungsbatterie ist
mit einem Ausgangsanschluß des Wandlers verbunden und wird
durch den Wandler geladen. Eine zweite Last ist mit einem
Ausgangsanschluß der sekundären Niederspannungsbatterie ver
bunden. Eine dritte Last ist mit dem Ausgangsanschluß der
sekundären Niederspannungsbatterie verbunden. Ein Schalter,
mit dem die dritte Last mit der sekundären Niederspannungs
batterie verbunden wird, ist vorhanden. Ein Voltmeter ist
mit der sekundären Niederspannungsbatterie verbunden und
mißt den Spannungswert der sekundären Niederspannungsbatte
rie. Ein Amperemeter ist mit der zweiten und der dritten
Last verbunden und mißt den durch die zweite und dritte Last
fließenden Laststrom. Ein Kontroller steuert den Wandler, um
den Betrieb zu unterbrechen, wenn das Voltmeter einen Span
nungswert feststellt, der höher ist als ein erster, vorgege
bener Wert, und um den Betrieb zu starten, wenn das Voltme
ter einen Spannungswert feststellt, der nicht größer ist als
der erste, vorgegebene Wert. Der Kontroller steuert den
Schalter in einen Anzustand, bis die Niederspannungsbatterie
bis zu einem vorgegebenen Ladungszustand geladen ist, wenn
der von dem Amperemeter festgestellt Laststrom kleiner ein
als zweiter, vorgegebener Wert ist, und steuert den Schalter
in einen Auszustand, wenn der Laststrom nicht kleiner als
der zweite, vorgegebene Wert ist.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen
gleiche Teile und Elemente.
Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines ersten
Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungsversor
gungssystems für Automobile nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Graph, der die Entladecharakteristik ei
ner in dem elektrische Leistungsversorgungssystem der Fig. 1
verwendeten Batterie zeigt.
Fig. 3 ist ein Schaltkreis des in dem elektrischen Lei
stungsversorgungssystem der Fig. 1 verwendeten DC-DC-Wand
lers.
Fig. 4 ist ein Graph, der die Änderungen der Umwand
lungseffektivität und den Verlust des DC-DC-Wandlers in Ab
hängigkeit von der daran angelegten Last zeigt.
Fig. 5 ist ein Graph, der die Änderung der Umwandlungs
effektivität des DC-DC-Wandlers in Abhängigkeit von dem
Laststrom zeigt.
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm zur Steuerung des ersten
Ausführungsbeispieles der Fig. 1.
Fig. 7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten
Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungsversor
gungssystems für Automobile nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm zur Steuerung des zweiten
Ausführungsbeispieles der Fig. 7.
In den Fig. 1 bis 6 ist ein erstes Ausführungsbei
spiel eines elektrischen Leistungsversorgungssystems für
Kraftfahrzeuge nach der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt das elektrische Leistungs
versorgungssystem einen elektrischen Generator 1, der einen
Gleichstrom mit einer Spannung von 48 V ausgibt, eine 48V-
Batterie (sekundäre Hochspannungsbatterie) 2, die aus einem
Bleiakkumulator mit 24 Zellen besteht, und einen Lüftermotor
(erste Last) 3, der elektrische Leistung über einen Schalter
31 von dem Generator 1 und der Batterie 2 erhält. Der Schal
ter 31 wird von dem Fahrer oder dergleichen von Hand betä
tigt, und der Lüftermotor 3 arbeitet in Abhängigkeit von
diesem Schaltvorgang. Ein DC-DC-Wandler 4 wandelt die Span
nung der elektrischen Leistung von 48 V in 12 V um. Eine
12V-Batterie (sekundäre Niederspannungsbatterie) 7 ist so
angeordnet, daß sie einen Scheinwerfer 5, einen Fahrzeugge
schwindigkeitssensor 30 und einen Widerstand 40 mit einer
12V-Gleichstromversorgungsspannung versorgt. Ein Voltmeter
(Spannungmeßvorrichtung) 15 ist mit der 12V-Batterie 7 ver
bunden und mißt deren Spannung.
Der Scheinwerfer (zweite Last) 5 ist über einen Schalter
51 parallel mit der 12V-Batterie 7 geschaltet. Der Schalter
51 wird von dem Fahrer oder dergleichen von Hand betätigt,
und durch sein Anschalten wird der Scheinwerfer 5 elektrisch
mit der 12V-Batterie 7 verbunden, so daß er von dieser einen
elektrischen Strom erhält. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssen
sor (zweite Last) 30 ist parallel mit dem Scheinwerfer 5
verbunden. Ein Widerstand (dritte Last) 40 ist über einen
Schalter 20 parallel mit dem Geschwindigkeitssensor 30 ver
bunden. Der Schalter 20 wird über einen Kontroller 8, der
später beschrieben wird, gesteuert. Der Scheinwerfer 5, der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30, der Widerstand 40 und die
Schalter 20 und 51 bilden eine Last 50, wie in Fig. 1 ge
zeigt. Die Last 50 ist mit einem Amperemeter
(Laststrommeßvorrichtung) 16 verbunden, das den Laststrom
der Last 50 mißt.
Auch wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 als Last
verwendet wird, die immer während des Motorbetriebs betrie
ben wird, ist sie nicht auf den Fahrzeuggeschwindigkeitssen
sor 30 beschränkt, und ein einfacher Widerstand kann an
stelle des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 30 als Last ver
wendet werden. Weiterhin ist die Last 40 nicht direkt mit
dem Fahren des Fahrzeugs verbunden, und in diesem Falle ist
es ein Widerstand.
Das Voltmeter 15 gibt ein Signal 10 aus, das dem Kon
troller 8 die gemessene Spannung der 12V-Batterie 7 angibt.
Auf ähnliche Weise gibt das Ampèremeter 16 ein Signal 9 aus,
das dem Kontroller 8 den gemessenen Laststrom der Last 50
angibt. Der Kontroller 8 gibt ein Betriebssignal 11 für den
DC-DC-Wandler 4 aus, so daß dieser entsprechend den aus den
Signalen 9 und 10 festgestellten Werten arbeitet. Der Schal
ter 20 wird angeschaltet, wenn der Kontroller 8 ein Schalt
signal 14 für den Schalter 20 ausgibt. Der Kontroller 8
steuert den Schalter 20 so, daß, wenn das Schaltsignal 14
aktiv ist, elektrische Leistung an den Widerstand angelegt
wird.
Fig. 2 zeigt die Entladecharakteristik der 12V-Batterie
7. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen Vb den Span
nungswert im voll geladenen Zustand der 12V-Batterie 7. Der
Spannungswert fällt mit der Zeit, wenn die 12V-Batterie 7
mit der Last verbunden ist. Wenn die Spannung der 12V-Batte
rie 7 niedriger als ein vorgegebener Wert Vo wird, verur
sacht die 12V-Batterie 7 eine unstabile Energieversorgung
der Last, wie etwa des Scheinwerfers 5. Daher ist es notwen
dig, den Spannungswert der 12V-Batterie durch Laden zwischen
Vb und Vo zu halten. In dem Ausführungsbeispiel ist die 12V-
Batterie 7 so angeordnet, daß sie geladen wird, wenn der
Spannungswert der 12V-Batterie 7 niedriger als ein Wert Va
wird, der etwas höher ist als der Wert Vo. Wenn die 12V-Bat
terie 7 voll geladen ist, wird eine Überladung verursacht
und kann die mit der 12V-Batterie 7 verbundene Last zerstö
ren. Daher wird die 12V-Batterie 7 bis zu einem Spannungs
wert Vc geladen, der etwas niedriger als der Wert Vb ist.
Also ist die 12V-Batterie 7 so angeordnet, daß Laden und
Entladen so wiederholt werden, daß die Spannung zwischen Va
und Vc gehalten wird.
Fig. 3 zeigt ein Schaltkreisdiagramm des DC-DC-Wandlers
4, der vom Gegentakttyp ist. Die Arbeitsweise des DC-DC-
Wandlers 4 wird hiernach diskutiert.
Wenn der DC-DC-Wandler 4 das Betriebssignal 11 von dem
Kontroller 8 erhält, beginnt der DC-DC-Wandler 4 die Umwand
lung. In Abhängigkeit von dem Betriebssignal 11 wird einer
der Transistoren Tr1 und Tr2 angeschaltet, das heißt, das
die Basis von entweder Tr1 oder Tr2 wird mit Spannung be
legt. Wenn sich zum Beispiel der Transistor Tr1 im Anzustand
befindet, wird eine Eingangsspannung E an eine Spule N1 ge
legt, und eine in einer Spule N3 induzierte Spannung bringt
aufgrund des durch die an die Spule N1 angelegte Spannung
erzeugten magnetischen Flusses die Basisspannung des Transi
stors Tr1 auf einen positiven Wert relativ zum Emitter. Dies
hält den Transistor Tr1 im Anzustand. Da auf der anderen
Seite die in der Spule N4 induzierte Spannung einen negati
ven Wert bezüglich des Transistors Tr2 annimmt, wird der
Transistor Tr2 im Auszustand gehalten. Dann nimmt der magne
tische Fluß in einem Eisenkern T1 schrittweise von -ϕ bis +ϕ
zu. Auch wenn der Kollektorstrom Ic während der Periode, in
der der Fluß sich auf +ϕ bewegt, radikal bis zum Produkt des
Basisstroms und des Stromverstärkungsfaktors erhöht wird,
wird die magnetische Flußänderung sehr klein, und die Basis
spannung nimmt ab. Dementsprechend wird der Transistor Tr1
ausgeschaltet, und jede der Spulen N1 bis N4 induziert eine
kleine Spannung, die eine im Bezug zu vorhergehenden Zustand
umgekehrte Polarität besitzt. Die Spannung der Spule N4
dient dazu, eine positive Spannung an die Basis des Transi
stors Tr2 und eine negative Spannung an die Basis des Tran
sistors Tr1 anzulegen. Daher wird der Transistor Tr2 in den
Anzustand versetzt und der Transistor Tr1 wird in den Auszu
stand versetzt. Demzufolge arbeitet der Transistor Tr2 so,
daß die Eingangsspannung an die Spule N2 angelegt wird, und
der Transistor Tr2 wird solange im Anzustand gehalten, bis
der magnetische Fluß des Eisenkerns von +ϕ nach -ϕ gegangen
ist. Mit der Wiederholung dieser Vorgänge werden die An-Aus-
Vorgänge in den Transistoren Tr1 und Tr2 fortgeführt. Daher
wird eine Rechteckwelle, die in der Spannung von 48 V in 12
V umgewandelt ist, jeweils an den Ausgangsspulen N5 und N6
erzeugt und dann jeweils von den Dioden D1 und D2 gleichge
richtet. Die gleichgerichtete Spannung wird durch einen
Glättungsschaltkreis geglättet, welcher aus einer Drossel
spule L1 und einem Kondensator C1 besteht, und von einem
Ausgangsanschluß als Ausgangsspannung mit 12 V ausgegeben.
Fig. 4 zeigt eine Graph der Verluste und der Effizienz
des DC-DC-Wandlers 4 in Abhängigkeit von einer Last bei ei
ner konstanten Spannung und einem konstanten Leistungsfaktor
(Ausgang). Die Effizienz des DC-DC-Wandlers 4 nimmt stark zu
mit einer Zunahme der Last von 0% an. Dann sättigt sie bei
einem vorgegebenen Wert und nimmt schrittweise mit Erreichen
einer Last von 100% ab. Der Verlust in dem DC-DC-Wandler 4
entsteht hauptsächlich durch einen Verlust in dem Eisenkern,
der nicht mit dem Laststrom verbunden ist, und durch einen
Verlust in dem Kupfer, der mit dem Laststrom verbunden ist.
Die anderen Verluste sind aufgrund ihren geringen Werte ver
nachlässigbar. Der Verlust in dem Kupfer wird wie folgt aus
gedrückt:
Kupferverlust PC = Km I1 2 (r1 + r2′),
wobei I1 ein in
der Primärspule fließender Laststrom, r1 der Widerstand der
Primärspule, r2′ der auf die Primärseite konvertierte Wider
stand der Sekundärspule und Km das Verhältnis von Wechsel
stromwiderstand/Gleichstromwiderstand (normalerweise 1,1 bis
1,25) ist.
Der Kupferverlust ist proportional zum Quadrat des Last
stroms, und die Änderung des Kupferverlustes wird durch eine
in Fig. 4 gezeigte Kurve dargestellt. Die Effizienz η des
Wandlers entspricht folgender Gleichung:
η = K cosR/(K cosR + Pi + Pc)×100(%),
wobei K die
Kapazität (W) des DC-DC-Wandlers, Pi der Eisenverlust (W),
Pc der Kupferverlust (Km I1 2 (r1 + r2′)) [W], cosR der Last
leistungsfaktor und K cosR die Ausgabe unter voller Last [W]
ist.
Die Effizienz des DC-DC-Wandlers 4 ist in einer in Fig.
4 gezeigten Kurve dargestellt. Es ist zu sehen, daß die Um
wandlungseffizienz gut ist, wenn der DC-DC-Wandler 4 bei ei
nem Laststrom betrieben wird, der größer ist als ein vorge
gebener Wert. Demzufolge wird der Umwandlungsverlust dadurch
reduziert, daß der DC-DC-Wandler 4 so betrieben wird, daß
ein Laststrom H größer als ein Wert Ao angelegt wird, wird
in Fig. 5 gezeigt, um die Umwandlungseffizienz E hoch zu
halten.
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm für den Kontroller 8.
In einem Schritt S100 vergleicht der Kontroller 8 den
Spannungswert V der 12V-Batterie 7 mit einem ersten, vorge
gebenen Wert Va, um den Ladezustand zu beurteilen. Wenn V
Va, geht das Programm zu einem Schritt S101, und wenn V < Va
geht das Programm zu Schritt S100 zurück.
In Schritt S101 vergleicht der Kontroller 8 den Last
strom H der Last 50, der von dem Amperemeter 16 gemessen
wird, mit einem vorgegebenen Wert Ao, der die Umwandlungsef
fizienz des DC-DC-Wandlers 4 angibt. Wenn H Ao, geht das
Programm zu einem Schritt S103, andernfalls geht das Pro
gramm zu einem Schritt S102.
In Schritt S102 wird der Laststrom H erhöht, um größer
oder gleich dem Stromwert Ao zu sein, bei dem der DC-DC-
Wandler 4 wirkungsvoll arbeitet. Dieser Vorgang wird derart
ausgeführt, daß der Kontroller 8 ein Schaltsignal 14 an den
Schalter 20 ausgibt, so daß der Schalter 20 geschlossen wird
und elektrische Leistung dem Widerstand 40 zugeführt wird,
um den Widerstandswert der Last zu verringern. Durch diesen
Einschaltvorgang wird der Laststrom H größer oder gleich Ao.
Dann wird das Schaltsignal 14 unterbrochen, so daß der
Schalter 20 nicht ausgeschaltet wird, bis der Spannungswert
der 12V-Batterie 7 auf den Wert Vc fällt.
In Schritt S103 wird das Betriebssignal 11 von dem Kon
troller 8 dem DC-DC-Wandler 4 eingegeben, so daß dieser ar
beitet, und die elektrische Leistung mit 48 V von dem Gene
rator 1 und von der 48V-Batterie 2 wird von dem DC-DC-Wand
ler 4 in eine elektrische Leistung von 12 V umgewandelt. Die
umgewandelte Leistung von 12 V wird an die 12V-Batterie 7
und die Last 50 angelegt. In dieser Situation bildet die
12V-Batterie 7 eine Last, die parallel zum Scheinwerfer 5,
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 und dem Widerstand 40
zu einem Schaltkreis geschaltet ist. Daher wir die elektri
sche Leistung von dem Generator 1 und der 48V-Batterie 2
stabil zur 12V-Batterie 7 geführt.
In einem Schritt S104 führt das Programm Schritt S103
durch, bis V gleich Vc wird.
In einem Schritt S105 wird der Betrieb des DC-DC-Wand
lers 4 angehalten, indem die Ausgabe des Betriebssignals 11
von dem Kontroller 8 an den DC-DC-Wandler 4 unterbrochen
wird. Danach wird in einem Schritt S106 der Schalter 20
durch Unterbrechen der Ausgabe des Schaltersignals 14 ausge
schaltet.
Durch diese Vorgänge erhält der Lüftermotor 3 unter nor
malen Umständen elektrische Leistung von dem Generator 1 und
der 48V-Batterie 2, und der Scheinwerfer 5 und der Fahrzeug
geschwindigkeitssensor 30 erhalten elektrische Leistung von
der 12V-Batterie 7. Zusätzlich wird das Laden der 12V-Batte
rie unmittelbar, nachdem der Spannungswert der 12V-Batterie
unter den Wert Va gefallen ist, durchgeführt. Demzufolge
wird die Ladeperiode der 12-Batterie 7 kurz, und daher wird
die Betriebsperiode des DC-DC-Wandlers 4 auch kurz. Außerdem
wird, da der DC-DC-Wandler 4 in einem Bereich hoher Umwand
lungseffizienz betrieben wird, indem der Laststrom auf einen
Wert höher als ein vorgegebener Wert gesteuert wird, der
elektrische Leistungsverbrauch reduziert.
In den Fig. 7 und 8 ist ein zweites Ausführungsbei
spiel des elektrischen Leistungsversorgungssystems nach der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Das zweite Ausführungsbei
spiel ist im allgemeinen dem ersten Ausführungsbeispiel ähn
lich, außer daß ein Zeitnehmer 17 in dem elektrischen Lei
stungsversorgungssystem angeordnet ist.
Der Zeitnehmer 17 mißt eine Zeit und gibt ein Betriebs
signal 11 an den DC-DC-Wandler 4 aus, damit dieser arbeitet,
wenn eine vorgegebene Zeitperiode nach dem Laden der sekun
dären Niederspannungsbatterie 7 bis zu einem vorgegebenen
Spannungswert verstrichen ist.
Die Arbeitsweise dieses Systems wird hiernach anhand des
in Fig. 8 gezeigten Flußdiagramms erklärt.
In einem Schritt S200 vergleicht der Kontroller 8 den
Spannungswert der 12V-Batterie 7 mit dem ersten, vorgegebe
nen Wert Va. Wenn V Va geht das Programm zu einem Schritt
S201 und wenn V < Va geht das Programm zu einem Schritt
S210.
In Schritt S210 wird festgestellt, ob die von dem Zeit
nehmer gemessene Zeitperiode T nach dem Laden der 12V-Batte
rie 7 auf den Spannungswert Vc gleich einer vorgegebenen
Zeitperiode Ta ist. Wenn die Feststellung in Schritt S210
"NEIN" ist, geht das Programm zurück zu Schritt S200, und
wenn die Feststellung in Schritt S210 "JA" ist, geht das
Programm zu Schritt S201, selbst wenn der Spannungswert V
der 12V-Batterie 7 größer als der vorgegebene Wert Va wird.
In Schritt S201 vergleicht der Kontroller 8 den Last
strom H der Last 50, der von dem Ampèremeter 16 gemessen
wird, mit einem vorgegebenen Wert Ao, der die Umwandlungsef
fizienz des DC-DC-Wandlers 4 angibt. Wenn H Ao, geht das
Programm zu einem Schritt S203, andernfalls geht das Pro
gramm zu einem Schritt S202.
In Schritt S202 wird der Laststrom H erhöht, um größer
oder gleich dem Stromwert Ao zu sein, bei dem der DC-DC-
Wandler 4 wirkungsvoll arbeitet. Dieser Vorgang wird derart
ausgeführt, daß der Kontroller 8 ein Schaltsignal 14 an den
Schalter 20 ausgibt, so daß der Schalter 20 geschlossen wird
und elektrische Leistung dem Widerstand 40 zugeführt wird,
um den Widerstandswert der Last zu verringern. Durch diesen
Einschaltvorgang wird der Laststrom H größer als Ao. Dann
wird das Schaltsignal 14 einmal unterbrochen, so daß der
Schalter 20 nicht ausgeschaltet wird, bis der Spannungswert
der 12V-Batterie 7 auf den Wert Vc fällt.
In Schritt S203 wird das Betriebssignal 11 von dem Kon
troller 8 dem DC-DC-Wandler 4 eingegeben, so daß dieser ar
beitet, und die elektrische Leistung mit 48 V von dem Gene
rator 1 und von der 48V-Batterie 2 wird von dem DC-DC-Wand
ler 4 in eine elektrische Leistung von 12 V umgewandelt. Die
umgewandelte Leistung von 12 V wird an die 12V-Batterie 7
und die Last 50 angelegt. In dieser Situation bildet die
12V-Batterie 7 eine Last, die parallel zum Scheinwerfer 5,
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 und dem Widerstand 40
zu einem Schaltkreis geschaltet ist. Daher wir die elektri
sche Leistung von dem Generator 1 und der 48V-Batterie 2
stabil zur 12V-Batterie 7 geführt.
In einem Schritt S204 führt das Programm Schritt S203
durch, bis V gleich Vc wird.
In einem Schritt S205 wird der Betrieb des DC-DC-Wand
lers 4 angehalten, indem die Ausgabe des Betriebssignals 11
von dem Kontroller 8 an den DC-DC-Wandler 4 unterbrochen
wird.
In einem Schritt S206 wird der Zeitnehmer 17 gelöscht
(T=0). Danach wird in einem Schritt S207 der Schalter 20
durch Unterbrechen der Ausgabe des Schaltersignals 14 ausge
schaltet.
Durch diese Vorgänge erhält der Lüftermotor 3 unter nor
malen Umständen elektrische Leistung von dem Generator 1 und
der 48V-Batterie 2, und der Scheinwerfer 5 und der Fahrzeug
geschwindigkeitssensor 30 erhalten elektrische Leistung von
der 12V-Batterie 7. Zusätzlich wird das Laden der 12V-Batte
rie unmittelbar, nachdem der Spannungswert der 12V-Batterie
unter den Wert Va gefallen ist, durchgeführt. Demzufolge
wird die Ladeperiode der 12-Batterie 7 kurz, und daher wird
die Betriebsperiode des DC-DC-Wandlers 4 auch kurz. Außerdem
wird, da der DC-DC-Wandler 4 in einem Bereich hoher Umwand
lungseffizienz betrieben wird, indem der Laststrom auf einen
Wert höher als ein vorgegebener Wert gesteuert wird, der
elektrische Leistungsverbrauch reduziert.
Da außerdem die 12V-Batterie 7 entsprechend dem festge
stellten Spannungswert der 12V-Batterie 7 und nach dem Ver
streichen eines vorgegebenen Zeitraums nach dem vorhergehen
den Laden der 12V-Batterie 7 geladen wird, wird die 12V-Bat
terie 7 sicher geladen und stellt stabil dem Scheinwerfer 5
und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 elektrische Lei
stung zur Verfügung.
Auch wenn die Batterien 2 und 7 in den Ausführungsbei
spielen als Bleiakkumulatoren beschrieben wurden, ist klar,
daß andere Sekundärbatterien, wie etwa Ni-Cd-Akkumulatoren,
als Batterien 2 und 7 verwendet werden können.
Mit dieser Anordnung wird, da der DC-DC-Wandler 4 so an
geordnet ist, daß er nur dann betrieben wird, wenn der Span
nungswert der sekundären Niederspannungsbatterie 7 kleiner
als ein vorgegebener Wert wird, die Betriebsperiode des DC-
DC-Wandlers 4 verkürzt.
Außerdem wird der DC-DC-Wandler 4 unter einer hocheffi
zienten Lastbedingung durch Erhöhen des Laststromes, wenn
der Wert des Laststromes kleiner als ein vorgegebener Wert
ist, betrieben. Da das elektrische Leistungsversorgungssy
stem zusätzlich einen Zeitgeber umfaßt, der den Konverter
betreibt, wenn eine vorgegebene Zeitperiode nach dem Laden
der Niederspannungsbatterie auf einen vorgegebenen Wert ver
strichen ist, wird es möglich, von der sekundären Nieder
spannungsbatterie 7 eine stabile elektrische Leistung an die
Last 50 anzulegen.
Claims (3)
1. Elektrisches Leistungsversorgungssystem für Kraft
fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:
einen Generator (1), der elektrische Leistung erzeugt, indem er den Motor als Antriebsquelle verwendet;
eine sekundäre Hochspannungsbatterie (2), die mit dem Ausgangsanschluß des Generators verbunden ist;
eine erste Last (3), die mit dem Ausgangsanschluß des Generators verbunden ist;
einen Wandler (4), der mit dem Ausgangsanschluß des Ge nerators verbunden ist und elektrische Leistung von einer hohen Spannung in eine niedrige Spannung umwandelt;
eine sekundäre Niederspannungsbatterie (7), die mit ei nem Ausgangsanschluß des Wandlers verbunden ist und durch den Wandler geladen wird;
eine zweite Last (5), die mit einem Ausgangsanschluß der sekundären Niederspannungsbatterie verbunden ist;
eine dritte Last (30), die mit dem Ausgangsanschluß der sekundären Niederspannungsbatterie verbunden ist;
einen Schalter (20), mit dem die dritte Last mit der se kundären Niederspannungsbatterie verbunden wird;
ein Voltmeter (15), das mit der sekundären Niederspan nungsbatterie verbunden ist und den Spannungswert der sekun dären Niederspannungsbatterie mißt;
ein Ampèremeter (16), das mit der zweiten und der drit ten Last verbunden ist und den durch die zweite und dritte Last fließenden Laststrom mißt; und
einen Kontroller (8), der den Wandler steuert, um den Betrieb zu unterbrechen, wenn das Voltmeter einen Spannungs wert feststellt, der höher ist als ein erster, vorgegebener Wert, und um den Betrieb zu starten, wenn das Voltmeter einen Spannungswert feststellt, der nicht größer ist als der erste, vorgegebene Wert, und der den Schalter in einen Anzu stand schaltet, bis die Niederspannungsbatterie bis zu einem vorgegebenen Ladungszustand geladen ist, wenn der von dem Amperemeter festgestellte Laststrom kleiner als ein als zweiter, vorgegebener Wert ist, und den Schalter in einen Auszustand schaltet, wenn der Laststrom nicht kleiner als der zweite, vorgegebene Wert ist.
einen Generator (1), der elektrische Leistung erzeugt, indem er den Motor als Antriebsquelle verwendet;
eine sekundäre Hochspannungsbatterie (2), die mit dem Ausgangsanschluß des Generators verbunden ist;
eine erste Last (3), die mit dem Ausgangsanschluß des Generators verbunden ist;
einen Wandler (4), der mit dem Ausgangsanschluß des Ge nerators verbunden ist und elektrische Leistung von einer hohen Spannung in eine niedrige Spannung umwandelt;
eine sekundäre Niederspannungsbatterie (7), die mit ei nem Ausgangsanschluß des Wandlers verbunden ist und durch den Wandler geladen wird;
eine zweite Last (5), die mit einem Ausgangsanschluß der sekundären Niederspannungsbatterie verbunden ist;
eine dritte Last (30), die mit dem Ausgangsanschluß der sekundären Niederspannungsbatterie verbunden ist;
einen Schalter (20), mit dem die dritte Last mit der se kundären Niederspannungsbatterie verbunden wird;
ein Voltmeter (15), das mit der sekundären Niederspan nungsbatterie verbunden ist und den Spannungswert der sekun dären Niederspannungsbatterie mißt;
ein Ampèremeter (16), das mit der zweiten und der drit ten Last verbunden ist und den durch die zweite und dritte Last fließenden Laststrom mißt; und
einen Kontroller (8), der den Wandler steuert, um den Betrieb zu unterbrechen, wenn das Voltmeter einen Spannungs wert feststellt, der höher ist als ein erster, vorgegebener Wert, und um den Betrieb zu starten, wenn das Voltmeter einen Spannungswert feststellt, der nicht größer ist als der erste, vorgegebene Wert, und der den Schalter in einen Anzu stand schaltet, bis die Niederspannungsbatterie bis zu einem vorgegebenen Ladungszustand geladen ist, wenn der von dem Amperemeter festgestellte Laststrom kleiner als ein als zweiter, vorgegebener Wert ist, und den Schalter in einen Auszustand schaltet, wenn der Laststrom nicht kleiner als der zweite, vorgegebene Wert ist.
2. Elektrisches Leistungsversorgungssystem nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen Zeitnehmer
(17) umfaßt, der den Wandler betreibt, wenn eine vorgegebene
Zeitperiode nach dem Laden der Niederspannungsbatterie auf
einen vorgegebenen Wert verstrichen ist.
3. Elektrisches Leistungsversorgungssystem nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsbatterie
eine 48V-Batterie und die Niederspannungsbatterie eine 12V-
Batterie umfaßt.
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