EP1920519A2 - Generatorvorrichtung zum voneinander unabhängigen laden von mindestens zwei batterien - Google Patents

Generatorvorrichtung zum voneinander unabhängigen laden von mindestens zwei batterien

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EP1920519A2
EP1920519A2 EP06792817A EP06792817A EP1920519A2 EP 1920519 A2 EP1920519 A2 EP 1920519A2 EP 06792817 A EP06792817 A EP 06792817A EP 06792817 A EP06792817 A EP 06792817A EP 1920519 A2 EP1920519 A2 EP 1920519A2
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EP
European Patent Office
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battery
generator
generator device
batteries
rectifier circuit
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Withdrawn
Application number
EP06792817A
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English (en)
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Inventor
Klaus Christ
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
VDO Automotive AG
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P9/305—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling voltage
    • H02P9/307—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling voltage more than one voltage output
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    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1469—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
    • H02J7/1492—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a generator device, such as an alternator in a motor vehicle, to each other inde pendent ⁇ loading of at least two batteries.
  • a battery for Ver ⁇ care, for example, a motor vehicle electronics or automotive lighting with electrical energy or for starting an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the generator device is coupled to the internal combustion engine such that the generator device is driven by the internal combustion engine.
  • An AC voltage generated by driving in a generator of the generator apparatus is rectified by a rectifier circuit and supplied to the battery to charge it.
  • the battery for example by intensive use of the power ⁇ vehicle lighting, be discharged to the extent that the internal combustion engine can not be started.
  • the object of the invention is to provide a generator device for independently charging at least two batteries, which is simple.
  • the invention is characterized by a generator device for charging each other independent of at least two batteries, which comprises a generator and the output side e- lektrisch with the at least two batteries can be coupled.
  • the generator device comprises at least two for each criteria Bat ⁇ a rectifier circuit, each such are formed and controlled that the respective battery independent of the at least one other battery generated by the generator energy can be fed.
  • the generator device eg can load an alternator in a motor vehicle, provided for a starting process of the motor vehicle battery before ⁇ Trains t advantage.
  • This allows a sufficiently large energy ⁇ amount for a subsequent startup of the internal combustion engine are provided, even if he Radiozeitdau ⁇ the internal combustion engine after starting is too short, to recharge the at least two batteries.
  • the at least two batteries can be reliably charged if they have mutually different states of charge.
  • the provision of a respective rectifier circuit for the at least two batteries is very simple.
  • the respective rectifier circuit comprises at least one thyristor, which is in each case arranged electrically between the generator and the respective battery.
  • the advantage is that the rectifier circuit is very easy to control.
  • the thyristor can very easily replace an optionally provided rectifier diode in the rectifier circuit.
  • the thyristor may have a low on-resistance. As a result, losses can be low.
  • a measuring device is provided between the respective rectifier circuit and the respective battery, by means of which a variable can be detected which is representative of a current electrical charging current of the respective battery through the generator device is supplied.
  • the size is to control a STEU ⁇ eratti fed, which is formed depending on the size of the respective rectifier circuit so as that the charging of the respective battery is carried out with a respective predetermined charging current.
  • the measuring device is a measuring resistor and the size is a voltage drop across the measuring resistor.
  • the advantage is that this is very easy and inexpensive.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the generator device.
  • a generator device for example an alternator in a motor vehicle, comprises a generator 4 and a rectifier unit 1 (FIG. 1).
  • the generator 4 is formed as a three-phase generator with three phase windings u, v, w and a field winding G.
  • excitation diodes 5 can be provided, each of which couples a strand winding u, v, w and the excitation winding G to one another electrically.
  • the generator 4 can also be designed differently.
  • the generator 4 is electrically coupled to the rectifier unit 1 and the rectifier unit 1 is coupled to a first battery 2 and a second battery 3. If the generator 4 are driven, for example by an internal combustion engine of the motor vehicle is supplied to the specific electrical ⁇ generated by this AC voltage to the rectifier unit. 1
  • the rectifier unit 1 is designed to rectify the supplied AC voltage.
  • the DC voltage generated by the rectifier unit 1 from the AC voltage can be supplied to the first battery 2 or the second battery 3.
  • the rectifier unit 1 comprises for the first battery 2 and for the second battery 3 in each case a rectifier circuit 7, which has a thyristor 8 for each phase winding u, v, w of the generator 4.
  • the respective Thy ⁇ RISTOR 8 is disposed electrically between the generator 4 and the first battery 2 or the second battery.
  • the rectifier unit 1 further comprises, for each phase winding u, v, w of the generator 4, a respective rectifier diode 9, which is arranged electrically between the generator 4 and a ground potential 10.
  • the rectifier unit 1 can be coupled to a control unit 6.
  • the control unit 6 is designed to control the respective thyristor 8 of the rectifier circuits 7 in such a way that a predetermined amount of energy is supplied to the first battery 2 and / or the second battery 3.
  • the thyristors 8 are controlled so that the first battery 2 and the second battery 3 can be charged independently.
  • the driving of the respective thyristor 8 can be carried out, for example, such that the respective thyristor 8 is ignited in each case in such a way that it is conductive for at least one half-wave of the alternating voltage generated by the generator 4.
  • the energy supplied to the first and the second battery 2, 3 Amount is then controllable, for example, by a respective number of half-waves, which are the first battery 2 and the second battery 3 associated thyristors 8 within a predetermined period of time conductive.
  • the amount of energy supplied to the first battery 2 or the second battery 3 can then be controlled via the respective phase.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the generator apparatus .
  • a measuring device such as a measuring resistor 11.
  • the respective measuring device is ⁇ forms to provide a size that is representative of a current electrical charging current which is supplied to the respective battery by the generator device.
  • the size is, for example, a voltage drop across the jewei ⁇ time measuring resistor 11. This voltage drop across the measuring resistor 11 depending ⁇ nosti the control unit 6 performs supplied ⁇ .
  • the control unit 6 preferably includes a first control unit 12 and a second control unit 13.
  • the first control unit 12 is coupled to the measuring resistor 11 and the DC ⁇ rectifier circuit 7, which are associated with the first battery.
  • the second control unit 13 is coupled to the measuring resistor 11 and the rectifier circuit 7, which are associated with the second battery 3.
  • the first control unit 12 and the second control unit 13 are alsobil ⁇ det, the respective thyristor 8 to control so that the charging of the first battery 2 and the second battery 3 is carried out with a respective predetermined charging current.
  • the first battery 2 and the second battery 3 can be charged independently of one another and optionally simultaneously with the respective predetermined charging current.
  • the generator device and accordingly the control unit 6 can also be designed to charge more than two batteries independently of one another.
  • the generator device comprises for each battery a rectifier circuit which is controllable by the control unit 6. Accordingly, a measuring device and a control unit can also be provided for each battery.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Eine Generatorvorrichtung, z.B. eine Lichtmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfasst einen Generator und ist ausgangsseitig elektrisch mit mindestens zwei Batterien koppelbar. Die Generatorvorrichtung umfasst für die mindestens zwei Batterien jeweils eine Gleichrichterschaltung, die jeweils so ausgebildet und steuerbar sind, dass der jeweiligen Batterie unabhängig von der jeweils mindestens einen anderen Batterie von dem Generator erzeugte Energie zuführbar ist.

Description

Beschreibung
Generatorvorrichtung zum voneinander unabhängigen Laden von mindestens zwei Batterien
Die Erfindung betrifft eine Generatorvorrichtung, z.B. eine Lichtmaschine in einem Kraftfahrzeug, zum voneinander unab¬ hängigen Laden von mindestens zwei Batterien.
In einem Kraftfahrzeug ist eine Batterie vorgesehen zum Ver¬ sorgen beispielsweise einer Kraftfahrzeugelektronik oder Kraftfahrzeugbeleuchtung mit elektrischer Energie oder für das Starten einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Die Generatorvorrichtung ist mit der Brennkraftmaschine derart gekoppelt, dass die Generatorvorrichtung durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird. Eine in einem Generator der Generatorvorrichtung durch das Antreiben erzeugte Wechselspannung wird durch eine Gleichrichterschaltung gleichgerichtet und der Batterie zugeführt, um diese aufzuladen. Jedoch kann die Batterie, z.B. durch intensives Nutzen der Kraft¬ fahrzeugbeleuchtung, soweit entladen sein, dass die Brennkraftmaschine nicht mehr gestartet werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Generatorvorrichtung zum voneinander unabhängigen Laden von mindestens zwei Batterien zu schaffen, die einfach ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentan¬ spruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Generatorvorrichtung zum voneinander unabhängigen Laden von mindestens zwei Batterien, die einen Generator umfasst und ausgangsseitig e- lektrisch mit den mindestens zwei Batterien koppelbar ist.
Die Generatorvorrichtung umfasst für die mindestens zwei Bat¬ terien jeweils eine Gleichrichterschaltung, die jeweils so ausgebildet und steuerbar sind, dass der jeweiligen Batterie unabhängig von der jeweils mindestens einen anderen Batterie von dem Generator erzeugte Energie zuführbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass die Generatorvorrichtung, z.B. eine Lichtmaschine in einem Kraftfahrzeug, eine für einen Startvorgang des Kraftfahrzeugs vorgesehene Batterie bevor¬ zugt laden kann. Dadurch kann eine ausreichend große Energie¬ menge für einen nachfolgenden Startvorgang der Brennkraftma- schine bereitgestellt werden, auch wenn eine Betriebszeitdau¬ er der Brennkraftmaschine nach dem Starten zu kurz ist, um die mindestens zwei Batterien wieder aufzuladen. Ebenso können die mindestens zwei Batterien zuverlässig geladen werden, wenn diese voneinander unterschiedliche Ladezustände aufwei- sen. Ferner ist das Vorsehen jeweils einer Gleichrichterschaltung für die mindestens zwei Batterien sehr einfach.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Generatorvorrichtung umfasst die jeweilige Gleichrichterschaltung jeweils mindes- tens einen Thyristor, der jeweils elektrisch zwischen dem Generator und der jeweiligen Batterie angeordnet ist. Der Vorteil ist, dass die Gleichrichterschaltung so sehr einfach steuerbar ist. Ferner kann der Thyristor sehr einfach eine gegebenenfalls vorgesehene Gleichrichterdiode in der Gleich- richterschaltung ersetzen. Der Thyristor kann einen geringen Durchlasswiderstand aufweisen. Dadurch können Verluste gering sein .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Generator- Vorrichtung ist elektrisch zwischen der jeweiligen Gleichrichterschaltung und der jeweiligen Batterie jeweils eine Messeinrichtung vorgesehen, durch die jeweils eine Größe erfassbar ist, die repräsentativ ist für einen aktuellen elektrischen Ladestrom, der der jeweiligen Batterie durch die Ge- neratorvorrichtung zugeführt wird. Die Größe ist einer Steu¬ ereinheit zuführbar, die ausgebildet ist, abhängig von der Größe die jeweilige Gleichrichterschaltung so anzusteuern, dass das Laden der jeweiligen Batterie mit einem jeweils vorgegebenen Ladestrom erfolgt. Der Vorteil ist, dass der Lade¬ strom der jeweiligen Batterie geregelt werden kann. Dadurch kann die jeweilige Batterie mit einem günstigen Ladestrom ge- laden werden, so dass die jeweilige Batterie zuverlässig ge¬ laden wird. Ferner ist die Generatorvorrichtung so sehr einfach.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Messein- richtung ein Messwiderstand und die Größe ein Spannungsabfall über dem Messwiderstand ist. Der Vorteil ist, dass dies sehr einfach und preisgünstig ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine erste Aus führungsform einer Generatorvorrich- tung, die mit zwei Batterien und einer Steuereinheit gekop¬ pelt ist, und
Figur 2 eine zweite Ausführungs form der Generatorvorrichtung.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Generatorvorrichtung, z.B. eine Lichtmaschine in einem Kraftfahrzeug, umfasst einen Generator 4 und eine Gleichrich- tereinheit 1 (Figur 1) . Der Generator 4 ist als ein Drehstromgenerator mit drei Strangwickelungen u, v, w und einer Erregerwicklung G ausgebildet. Ferner können Erregerdioden 5 vorgesehen sein, die jeweils eine Strangwicklung u, v, w und die Erregerwicklung G elektrisch miteinander koppeln. Der Ge- nerator 4 kann jedoch auch anders ausgebildet sein. Der Generator 4 ist elektrisch mit der Gleichrichtereinheit 1 gekoppelt und die Gleichrichtereinheit 1 ist mit einer ersten Batterie 2 und einer zweiten Batterie 3 gekoppelt. Wird der Generator 4 angetrieben, z.B. durch eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, wird die durch diesen erzeugte elektri¬ sche Wechselspannung der Gleichrichtereinheit 1 zugeführt. Die Gleichrichtereinheit 1 ist ausgebildet zum Gleichrichten der zugeführten Wechselspannung. Die durch die Gleichrichtereinheit 1 aus der Wechselspannung erzeugte Gleichspannung kann der ersten Batterie 2 oder der zweiten Batterie 3 zugeführt werden.
Die Gleichrichtereinheit 1 umfasst für die erste Batterie 2 und für die zweite Batterie 3 jeweils eine Gleichrichter- Schaltung 7, die für jede Strangwicklung u, v, w des Generators 4 jeweils einen Thyristor 8 aufweist. Der jeweilige Thy¬ ristor 8 ist elektrisch zwischen dem Generator 4 und der ersten Batterie 2 bzw. der zweiten Batterie 3 angeordnet. Die Gleichrichtereinheit 1 umfasst ferner für jede Strangwicklung u, v, w des Generators 4 jeweils eine Gleichrichterdiode 9, die elektrisch zwischen dem Generator 4 und einem Massepotenzial 10 angeordnet sind.
Die Gleichrichtereinheit 1 ist mit einer Steuereinheit 6 kop- pelbar. Die Steuereinheit 6 ist ausgebildet, den jeweiligen Thyristor 8 der Gleichrichterschaltungen 7 so anzusteuern, dass der ersten Batterie 2 und/oder der zweiten Batterie 3 eine jeweils vorgegebene Energiemenge zugeführt wird. Die Thyristoren 8 sind so ansteuerbar, dass die erste Batterie 2 und die zweite Batterie 3 unabhängig voneinander geladen werden können.
Das Ansteuern des jeweiligen Thyristors 8 kann beispielsweise so erfolgen, dass der jeweilige Thyristor 8 jeweils so gezün- det wird, dass dieser für mindestens eine Halbwelle der von dem Generator 4 erzeugten Wechselspannung leitend ist. Die der ersten bzw. der zweiten Batterie 2, 3 zugeführte Energie- menge ist dann beispielsweise durch eine jeweilige Anzahl der Halbwellen steuerbar, die die der ersten Batterie 2 bzw. der zweiten Batterie 3 zugeordneten Thyristoren 8 innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer leitend sind. Es ist jedoch beispiels- weise ebenso möglich, der ersten Batterie 2 bzw. der zweiten Batterie 3 die jeweils gewünschte Energiemenge durch eine Phasenanschnittsteuerung des jeweiligen Thyristors 8 zuzuführen. Die der ersten Batterie 2 bzw. der zweiten Batterie 3 zugeführte Energiemenge ist dann über die jeweilige Phase steuerbar.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Generatorvor¬ richtung. Elektrisch zwischen der jeweiligen Gleichrichterschaltung 7 und der ersten Batterie 2 bzw. der zweiten Batte- rie 3 ist jeweils eine Messeinrichtung vorgesehen, z.B. ein Messwiderstand 11. Die jeweilige Messeinrichtung ist ausge¬ bildet, eine Größe bereitzustellen, die repräsentativ ist für einen aktuellen elektrischen Ladestrom, der der jeweiligen Batterie durch die Generatorvorrichtung zugeführt wird. Die Größe ist beispielsweise ein Spannungsabfall über dem jewei¬ ligen Messwiderstand 11. Dieser Spannungsabfall über dem je¬ weiligen Messwiderstand 11 wird der Steuereinheit 6 zuge¬ führt. Die Steuereinheit 6 umfasst vorzugsweise eine erste Regeleinheit 12 und eine zweite Regeleinheit 13. Die erste Regeleinheit 12 ist mit dem Messwiderstand 11 und der Gleich¬ richterschaltung 7 gekoppelt, die der ersten Batterie 2 zugeordnet sind. Entsprechend ist die zweite Regeleinheit 13 mit dem Messwiderstand 11 und der Gleichrichterschaltung 7 gekoppelt, die der zweiten Batterie 3 zugeordnet sind. Die erste Regeleinheit 12 und die zweite Regeleinheit 13 sind ausgebil¬ det, den jeweiligen Thyristor 8 so anzusteuern, dass das Laden der ersten Batterie 2 bzw. der zweiten Batterie 3 mit einem jeweils vorgegebenen Ladestrom erfolgt. Dadurch können die erste Batterie 2 und die zweite Batterie 3 unabhängig voneinander und gegebenenfalls gleichzeitig mit dem jeweils vorgegebenen Ladestrom geladen werden. Die Generatorvorrichtung und entsprechend die Steuereinheit 6 können auch ausgebildet sein, mehr als zwei Batterien unabhängig voneinander zu laden. Die Generatorvorrichtung umfasst dazu für jede Batterie eine Gleichrichterschaltung, die durch die Steuereinheit 6 steuerbar ist. Entsprechend können auch für jede Batterie eine Messeinrichtung und eine Regeleinheit vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche :
1. Generatorvorrichtung zum voneinander unabhängigen Laden von mindestens zwei Batterien, die einen Generator (4) um- fasst und ausgangsseitig elektrisch mit den mindestens zwei Batterien koppelbar ist und die für die mindestens zwei Bat¬ terien jeweils eine Gleichrichterschaltung (7) umfasst, die jeweils so ausgebildet und steuerbar sind, dass der jeweili¬ gen Batterie unabhängig von der jeweils mindestens einen an- deren Batterie von dem Generator (4) erzeugte Energie zuführbar ist.
2. Generatorvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die jeweilige Gleichrichterschaltung (7) jeweils mindestens einen Thy- ristor (8) umfasst, der jeweils elektrisch zwischen dem Generator (4) und der jeweiligen Batterie angeordnet ist.
3. Generatorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der elektrisch zwischen der jeweiligen Gleichrich- terschaltung (7) und der jeweiligen Batterie jeweils eine
Messeinrichtung vorgesehen ist, durch die jeweils eine Größe erfassbar ist, die repräsentativ ist für einen aktuellen e- lektrischen Ladestrom, der der jeweiligen Batterie durch die Generatorvorrichtung zugeführt wird, und die einer Steuerein- heit (6) zuführbar ist, die ausgebildet ist, abhängig von der Größe die jeweilige Gleichrichterschaltung (7) so anzusteu¬ ern, dass das Laden der jeweiligen Batterie mit einem jeweils vorgegebenen Ladestrom erfolgt.
4. Generatorvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Messeinrichtung ein Messwiderstand (11) und die Größe ein Spannungs¬ abfall über dem Messwiderstand (11) ist.
EP06792817A 2005-09-02 2006-08-15 Generatorvorrichtung zum voneinander unabhängigen laden von mindestens zwei batterien Withdrawn EP1920519A2 (de)

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