DE3036971A1

DE3036971A1 - Alternator power control for battery charger - has controllable semiconductor switches in rectifier bridge circuit with inductance in series to battery charge line and diode in parallel

Info

Publication number: DE3036971A1
Application number: DE19803036971
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr.-Ing. 8520 Erlangen Gretsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE3036971C2

Abstract

The power control is intended for battery charging and for the supply of auxiliary circuits in motor vehicles, railway train etc. For rectifying the output voltage of the alternator are provided controllable semiconductor switches (5a-c, 6a-c), such as thyristors, in a known rectifier bridge circuit. An inductance (3) is connected in series with the battery charging line, with a diode (10) in parallel. A voltage control (12) energises the rectifier thyristors according to battery data, e.g. voltage, charge current, and battery temperature at a state below a preset limit speed. A second energising circuit in the form of a speed detecting stage (20) receives a signal representing the alternator speed. A logic circuit (19) is connected behind this stage and is supplied with the output signals of both energising circuits. This circuit forces the thyristor into a pulse operation.

Description

Vorrichtung zur Steuerung der Stromabgabeleistung vonDevice for controlling the power output of

Drehstromgeneratoren Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, die in mobilen Einheiten, beispielsweise Kraftfahrzeugen od. dgl. zur Speisung des Bordnetzes verwendeten Stromgeneratoren, vorzugsweise Drehstromgeneratoren, trotz der an sie gestellten hohen Anforderungen durch Regelung des ihnen zugeführten Erregerstroms so zu beeinflussen, daß die Generatorausgangsspannung auf einem im wesentlichen konstanten gewünschten Niveau gehalten wird. Dabei wird der Erregerstrom und damit das Erregerfeld im Läufer des Generators in Abhangigkeit von der im Generator erzeugten Spannung so gesteuert, daß trotz erheblich veränderlicher Drehzahl zwischen Leerlauf und Vollast und trotz erheblicher Belastungsschwankungen des Generators die Generatorklemmenspannung bis zum Maximalstrom konstant bleibt. Als Regler sind bekannt die mechanischen Einkontakt- oder Mehrkontaktregler; üblicherweise werden nunmehr hauptsächlich elektronische Transistorregler eingesetzt, die durch periodisches Schwächen des Erregerstroms, üblicherweise periodisches Ein- und Ausschalten, die Generatorspannung regeln, da die in diesem erzeugte Spannung dem Produkt aus Drehzahl und Erregerstrom im wesentlichen verhältnisgleich ist.Three-phase generators prior art The invention is based on a device according to the preamble of the main claim. It is known to work in mobile Units, such as motor vehicles or the like. Used to feed the on-board network Power generators, preferably three-phase generators, despite the fact that they are placed on them to influence high requirements by regulating the excitation current supplied to them in such a way that that the generator output voltage is desired at a substantially constant Level is maintained. Thereby the excitation current and thus the excitation field in the rotor of the generator depending on the voltage generated in the generator controlled in such a way that despite the significantly variable speed between idle and Full load and the generator terminal voltage despite considerable load fluctuations on the generator remains constant until the maximum current is reached. The mechanical one-contact or multi-contact regulator; are now mainly electronic Transistor regulators are used, which by periodic weakening of the excitation current, usually periodic switching on and off, regulating the generator voltage, there the voltage generated in this is essentially the product of speed and excitation current is proportional.

Probleme ergeben sich in diesem Zusammenhang etwa auf dem Gebiet der Kraftfahrzeug-Elektrik im Winter oder im Stadtverkehr, denn bei Kälte nimmt der Innenwiderstand der Batterie erheblich zu, so daß deren Kaltstartleistung stark absinkt. Außerdem ergeben sich Batterieladeprobleme bei niedertourigen Drehzahlen. Die heutige Regelung der Lichtmaschinenleistung stellt daher einen Kompromiß zwischen dem Wunsch dar, der Batterie insbesondere auch bei Kälte einen ausreichenden Ladestrom zuzuführen, andererseits aber die Spannung des Bordnetzes mit Rücksicht auf spannungsempfindliche Verbraucher, beispielsweise die verwendeten Glühlampen, auf einen im wesentlichen konstanten Wert einzuregeln.Problems arise in this context, for example in the field of Motor vehicle electrics in winter or in city traffic, because in the cold it takes Internal resistance of the battery increases significantly, so that its cold start performance is strong sinks. In addition, there are battery charging problems at low speeds. The current regulation of the alternator power is therefore a compromise between the desire to provide the battery with sufficient charging current, especially when it is cold on the other hand, the voltage of the electrical system with regard to voltage-sensitive Consumers, for example the incandescent lamps used, on one essentially to regulate a constant value.

Es besteht Bedarf nach einer die Stromabgabeleistung von Drehstromgeneratoren steuernden Einrichtung, die eine Erhöhung der Ausnutzung von Drehstrom-Lichtmaschinen in Kraftfahrzeugen u. dgl. insbesondere im oberen Drehzahlbereich und hauptsächlich zur Verbesserung der Batterie-Ladebilanz ermöglicht.There is a need for the power output of three-phase alternators controlling device that increases the utilization of three-phase alternators in motor vehicles and the like, especially in the upper speed range and mainly to improve the battery charge balance.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der StromaL-gabeleistung von Drehstromgeneratoren zur Batterieladung und/oder zur Speisung eines Bordnetzes befriedigt diesen Bedarf mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil einer Ladebilanzverbesserung der Batterie bei besserer Ausnutzung der von der Lichtmaschine abgegebenen Leistung. Vorteilhaft ist hierbei die erzielte kontinuierliche, drehzahlabhängige Lastanpassung, wobei oberhalb einer bestimmten Drehzahl zwangsweise - unter Umgehung der Spannungsregelung - ein Pulsbetrieb herbeigeführt wird, der als Pulspaketsteuerung bezeichnet werden kann. Dabei wird eine integrierte Spannungsregelung nach vorgegebener Kennlinie erzielt, ein Überspannungsschutz ist gewährleistet und eine Ladekontrolle sichergestellt. Die erfindungsgemaße Schaltungsvorrichtung ist eingangsmäßig mit den Drehstromklemmen des Generators verbunden und erhält außerdem ein mittels einer NTC-Temperatursonde erfaßtes Batterietemperatursignal sowie ein Shuntspannungssignal zur Batteriestrommessung sowie ein Batteriespannungssignal zugeführt.Advantages of the Invention The control device according to the invention the StromaL output of three-phase generators for battery charging and / or for Supplying an on-board network satisfies this need with the characteristic features of the main claim and has the advantage of improving the battery's charge balance with better utilization of the power delivered by the alternator. Advantageous is the achieved continuous, speed-dependent load adjustment, where compulsorily above a certain speed - bypassing the voltage regulation - a pulse operation is brought about, which are referred to as pulse packet control can. An integrated voltage regulation according to a given characteristic is used achieved, overvoltage protection is guaranteed and charging control is ensured. The circuit device according to the invention is initially with the three-phase terminals connected to the generator and also receives an NTC temperature probe detected battery temperature signal as well as a shunt voltage signal for battery current measurement and a battery voltage signal is supplied.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die erfindungsg<unaße Steuervorrichtung keine Eingriffe in den Bereich des brehstromgnerators selbst erforderlich macht, sondern einen Bordnetzregler bildet, allein oder zusätzlich zu weiteren, dem Drehstromgenerator zugeordneten Reglern, etwa einen kontinuierlichen Feldregler. Der erfindungsgemäße Bordnetzregler sorgt für eine verlustarme Spannungsumsetzung, wobei anstelle der bisher verwendeten Hochleistungs-Gleichrichtdioden ges steuert te Halbleiterschalter, vorzugsweise Thyristoren verwendet werden, die jeweils alle gleichzeitig gezündet werden und von denen dann die in Durchlaßrichtung beanspruchten durchschalten. Durch die Pulsgruppen- oder Pulspaketsteuerung mit Iluduktivität und Freilaufdiode ergibt sich daher eine besonders günstige Ladebilanz für die Bordnetzbatterie, wobei bei Anwendung bei mobilen Einheiten, Kraftfahrzeugen u. dgl. die erfindungsgemäße Vorrichtung getrennte Ausgangsanschlüsse für Batterieanschluß und Lastanschluß aufweist.It is also advantageous that the control device according to the invention does not require any intervention in the area of the three-phase generator itself, but forms an on-board network regulator, alone or in addition to others, the three-phase generator associated controllers, such as a continuous field controller. The inventive On-board power supply regulator ensures low-loss voltage conversion, whereby instead of the previously used high-power rectifying diodes controlled semiconductor switches, preferably thyristors are used, all of which are ignited at the same time will and of which then claimed the forward direction switch through. Through the pulse group or pulse packet control with inductivity and freewheeling diode results in a particularly favorable charge balance for the on-board network battery, when used in mobile units, motor vehicles and the like Device has separate output connections for battery connection and load connection.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist unkompliziert aufgebaut und kostengünstig herstellbar und spricht besonders genau auf die jeweiligen Ladebedürfnisse der Batterie an, wobei eine Logikschaltung für den Pulsbetrieb dafür sorgt, daß die Zündimpulse für die verwendeten Thyristoren drehzahlabhängig freigegeben werden.The control device according to the invention has a straightforward construction and inexpensive to manufacture and speaks particularly precisely to the respective charging needs the battery, a logic circuit for pulse operation ensures that the firing pulses for the thyristors used are released depending on the speed.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the device specified in the main claim possible.

Zeichnung Ein AusführungSbespiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der.nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Batterieladung (Batterieladegerät) und Fig. 2 eine mögliche Ausführungsform der für den Pulsbetrieb sorgenden Logikschaltung.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the description below. Show it 1 shows a block diagram of the device according to the invention for charging batteries (Battery charger) and FIG. 2 shows a possible embodiment of the pulse mode caring logic circuit.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Der Grundgedanke vorliegender Erfindung basiert darauf, einen Leistungssteller mit kontinuierlicher Lastanpassung für die Batterie eines Bordnetzes od. dgl. zu schaffen, der im Ladezweig für die Batterie über eine Induktivität oder eine Freilaufdiode verfügt und auf einer Spannungs-, Strom- und Temperaturmessung an der Batterie basiert. Außerdem ergeben sich in Abhängigkeit von der Drehzahl des verwendeten Drehstromgenerators für die Bordnetzspeisung unterschiedliche Ansteuerverhältnisse für die verwendeten steuerbaren Halbleiterschalter für die Gleichrichtung der von dem Drehstromgenerator abgegebenen Phasenspannungen.Description of the exemplary embodiments The basic idea at hand Invention is based on a power controller with continuous load adjustment For the battery of an on-board network or the like. To create the in the charging branch for the Battery has an inductance or a free-wheeling diode and is based on a voltage, Current and temperature measurement based on the battery. In addition, there are dependencies different from the speed of the three-phase generator used for the on-board power supply Control ratios for the controllable semiconductor switches used for the Rectification of the phase voltages emitted by the alternator.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Blockschaltbilds eines Batterieladegeräts ist der Drehstromgenerator mit 1 bezeichnet; seine Erregerwicklung trägt das Bezugszeichen 1a. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Erregerwicklung über die Verbindungsleitung 2 unmittelbar mit einem Anschlußpunkt A der Schaltung verbunden, der hinter der Induktivität 3 und damit praktisch auf dem Potential der Batterie 4 liegt. Die dreiphasige Ständerwicklung des Drehstromgenerators 1 ist in der Darstellung der Fig. 1 angedeutet und mit u, v, w bezeichnet; die bei diesem Ausführungsbeispiel praktisch volle Erregung des Drehstromgenerators durch die unmittelbare Verbindung der Erregerwicklung 1a mit einer positives Potential führenden Anschlußklemme sorgt dafür, daß der Drehstromgenerator 1 in der Lage ist, stets seine volle Leistung abzugeben. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung für die Batterie ladung stellt daher eher einen Bordnetzregler dar und läßt den Drehstromgenerator 1 selbst im wesentlichen unbeeinflußt. Es ist selbstverständlich auch möglich, eine Gesamtregelung des Drehstromgenerators dahingehend einzuführen, daß zusätzlich zu dem hier im einzelnen noch zu erläuternden Bordnetz regler als Batterieladegerät ein kontinuierlicher Feldregler vorgesehen ist, der in an sich bekannter Weise den Strom der Erregerwicklung 1a steuert. Schließlich kann für die weiteren Verbraucher des Bordnetzes noch ein zusätzlicher, den erfindungsgemäßen Regler für die Batterieladung ergänzender Regler vorgesehen sein, dessen Eingangsanschluß mit dem Schaltungspunkt A verbunden ist und der in Aufwärts- oder Abwärtsregelung die eigentliche Bordnetzspannung bestimmt. Die im folgenden genauer beschriebene Steuervorrichtung zur Regelung der Batterieladung kann daher auch ausschließlich auf den Batterieladekreis beschränkt sein und findet auf diesem Gebiet bevorzugte Anwendung.In the exemplary embodiment of a block diagram shown in FIG. 1 a battery charger, the alternator is denoted by 1; its excitation development bears the reference number 1a. In the illustrated embodiment, this is Excitation winding via the connecting line 2 directly to a connection point A connected to the circuit, the one behind the inductor 3 and thus practically on the potential of the battery 4 is. The three-phase stator winding of the alternator 1 is indicated in the illustration of FIG. 1 and denoted by u, v, w; the at this embodiment practically full excitation of the alternator the direct connection of the excitation winding 1a with a positive potential leading terminal ensures that the alternator 1 is able to to always deliver his full performance. The control device according to the invention for the battery charge is therefore more of an on-board power supply regulator and leaves the alternator 1 itself essentially unaffected. It is Of course also possible to introduce an overall control of the three-phase generator to the effect that in addition to the on-board network controller to be explained in detail here as Battery charger a continuous field regulator is provided in itself controls the current of the excitation winding 1a in a known manner. Finally can for that another consumer of the electrical system still an additional, the invention Regulator for the battery charge supplementary regulator can be provided, the input terminal of which is connected to node A and which is in upward or downward regulation determines the actual vehicle electrical system voltage. The one described in more detail below Control device for regulating the battery charge can therefore also exclusively be limited to the battery charging circuit and is preferred in this area Use.

Die von den drei Ständerwicklungen u, v, w abgegebenen, jeweils zueinander um 1200 versetzten Phasenwechselspannungen werden entsprechend der Erfindung gleichgerichtet von steuerbaren Halbleiterschaltern Sa, 5b, 5c bezüglich der positiven Halbwelle und 6a, 6b, 6c für die negative Halbwelle, was bedeutet, daß die zusammengeführten Kathoden der Halbleiterschaltelemente 5a, 5b, 5c die positive Anschlußschiene oder den positiven Anschlußpol 7 und die zusammengeführten Anoden der Halbleiterschalter 6a, 6b, 6c die negative Anschlußschiene bzw. den negativen Pol 8 bilden. Bevorzugt sind die Halbleiterschalter 5a bis 6c als Thyristoren ausgebildet, die nur dann durchschalten, wenn an ihren Steuerelektroden a bis f ein entsprechender Zündimpuls anliegt.The output from the three stator windings u, v, w, each to each other Phase alternating voltages offset by 1200 are rectified according to the invention of controllable semiconductor switches Sa, 5b, 5c with respect to the positive half-wave and 6a, 6b, 6c for the negative half-wave, which means that the merged Cathodes of the semiconductor switching elements 5a, 5b, 5c, the positive terminal rail or the positive terminal 7 and the merged anodes of the semiconductor switches 6a, 6b, 6c form the negative connecting rail and the negative pole 8, respectively. Preferred the semiconductor switches 5a to 6c are designed as thyristors, which only then switch through when a corresponding ignition pulse is applied to their control electrodes a to f is present.

Vervollständigt wird der Ladekreis zu den Batterieanschlüssen C und D - letzteres entspricht der Minusschiene 8 -durch eine Induktivität 3, die in Reihe mit einem sehr niederohmigen Vorwiderstand 9 den positiven Pol mit der Batterie verbindet, sowie durch eine Freilaufdiode 10, die dann den durch die Induktivität 3 bewirkten weiteren Stromfluß im Batterieladekreis bei sperrenden Thyristoren 5a bis 6c aufrecht erhält. Schließlich ist noch e:n Paralleiwiderstand 11 vorgesehen, der den Anschlußpunkt A der Schaltung mit dem Minuspol 8 verbindet.The charging circuit to the battery connections C and is completed D - the latter corresponds to the minus rail 8 - through an inductance 3 in series with a very low resistance Series resistor 9 the positive pole connects to the battery, as well as by a freewheeling diode 10, which then through the inductance 3 caused further current flow in the battery charging circuit at blocking Thyristors 5a to 6c maintains. Finally, there is also e: n parallel resistance 11 is provided which connects the connection point A of the circuit to the negative pole 8.

Die im folgenden noch genauer erläuterte Regelschaltung ist dazu bestimmt, unter Beobachtung einer gegebenen Grenzdrehzahl die steuerbaren Halbleiterschalter in Form von Thyristoren 5a bis 6c so anzusteuern, daß unter Beobachtung der jeweiligen spezifischen Batterieverhältnisse eine optimale Batterie-Ladebilanz erzielt werden kann. Zu diesem Zweck ist eine erste Ansteuerteilschaltung vorgesehen, die im folgenden als Spannungsregler 12 bezeichnet wird und die eine erste Schaltung 13 zur Messung und Umsetzung der Batteriespannung, eine weitere Schaltung 14 zur Messung und Umsetzung des Batterieladestroms und eine dritte Schaltung 15 zur Messung und Umsetzung eines Batterie-Temperatursignals umfaßt. Bei den Schaltungen 13 und 14 kann es sich um Verstärker handeln, die einmal die Batteriespannung UBatt am Schaltungspunkt C auf den gewünschten Pegel U2 umsetzen sowie die am Vorwiderstand 9 abfallende Differenzspannung Au als Maß für den Batterieladestrom auf den gewünschten Ausgangspegel U3 umsetzen. Die ein Maß für die Batterietemperatur entsprechend einem gewünschten Kennlinienverlauf angebende Ausgangsspannung U4 wird durch Temperaturmessung mittels eines geeigneten NTC-Widerstands 15a direkt an der Batterie 4 ermittelt und vom Kennliniengenerator 15 in den gewünschten Ausgangspegel umgesetzt. Der Verlauf der gewünschten Umsetzung ist durch die iin Schaltungsblock 15 angegelJerle Kennlinie dargestellt. Die beiden Ausgangsgrößen U2 für Batteriespannung und U3 für Batterieladestrom werden bei 16 addiert bzw. zusammengeführt und bei 17 mit der temperaturabhängig eingestellten Batteriesollspannung verglichen. nie Additions-Schaltpunkte 16 und 17 können dabei jeweils von Summierer gebildet sein. Es ergibt sich dann am Vergleicher oder Summierer 17 ein Ausgaflgssignal Ue6 mit einem je nach den Eingangsgrößen solchen Pegel, daß eine nachgeschaltete Diskriminatorschaltung 18, beispielsweise ein sogenannter Schmitt-Trigger entweder ausgangsseitig einen L-Pegel oder einen O-Pegel aufweist, was der Ausgangsspannung Ua6 entspricht. Die Summationspunkte 16 und 17 können mit denn Diskriminator 18 auch zu einer Schaltung mit nur einem Verstärker zusammengefaßt werden. Die Ausgangsspannung Ua6 als L-Pegel oder O-Pegel stellt ein erstes Ansteuersignal für eine nachgeschaltete Logikschaltung 19 dar, die über den Pulsbetrieb der Thyristoren 5a bis 6c entscheidet. Der Schmitt-Trigger 18 arbeitet dabei als Zweipunktschalter und digitalisiert das ihm zugeführte Eingangssignal Ue6 als Befehl des Spannungsreglers 12. Die zweite Eingangsgröße für die Logikschaltung 19 stammt von einer Drehzahl-Erfassungsstufe 20, deren Eingang über die Verbindungsleitung 21 eine der Phasenspamlungen, hier der Ständerwicklung w zugeführt wird, deren Frequenz sich drehzahlabhängig ändert. Die brehzahlerfassungsstufe 20 stellt einen weiteren Zweipunktschalter, beispielsweise ebenfalls einen Schmitt-Trigger dar, und digitalisiert so das eingangsseitig -zugeführte Drehzahlsignal in einen L-Ausgangspegel oder in einen 0-Ausgangspegel, je nachdem, ob eine vorgegebene Drehzahlschwelle überschritten oder unterschritten ist. Dabei sei beispielhaft angenommen, daß die Drehzahlschwelle ngr einer Drehzahl von (2800+200) min entspricht. Unterhalb dieser Drehzaiil scielle giijt die DLullzalrlerfnonungnu tufo 20 b.'i spielsweise das Signal log O ab, oberhalb der Drehzahlschwelle das Signal log L ab.The control circuit explained in more detail below is intended to the controllable semiconductor switches while observing a given limit speed in the form of thyristors 5a to 6c so that while observing the respective specific battery conditions an optimal battery charge balance can be achieved can. For this purpose, a first control subcircuit is provided, which is described below is referred to as voltage regulator 12 and a first circuit 13 for measurement and conversion of the battery voltage, another circuit 14 for measurement and conversion of the battery charging current and a third circuit 15 for measuring and implementing a Includes battery temperature signal. The circuits 13 and 14 can be Acting amplifiers that once the battery voltage UBatt at the circuit point C. convert the desired level U2 and the differential voltage drop across the series resistor 9 Convert Au as a measure for the battery charging current to the desired output level U3. The one measure for the battery temperature according to a desired characteristic curve The specified output voltage U4 is determined by temperature measurement using a suitable NTC resistor 15a determined directly on the battery 4 and from the characteristic generator 15 converted into the desired output level. The course of the desired implementation is anggelJerle in circuit block 15 Characteristic curve shown. The two output variables U2 for battery voltage and U3 for battery charging current are at 16 added or merged and at 17 with the temperature-dependent set Battery nominal voltage compared. Addition switching points 16 and 17 can never be used each be formed by summers. It then results from the comparator or the totalizer 17 an output signal Ue6 with a level depending on the input variables such that a downstream discriminator circuit 18, for example a so-called Schmitt trigger either on the output side has an L level or an O level, which is the output voltage Ua6 corresponds. The summation points 16 and 17 can use the discriminator 18 can also be combined into a circuit with only one amplifier. The output voltage Ua6 as an L level or O level represents a first control signal for a downstream one Logic circuit 19, which decides on the pulsed operation of the thyristors 5a to 6c. The Schmitt trigger 18 works as a two-point switch and digitizes it input signal Ue6 fed to it as a command from voltage regulator 12. The second The input variable for the logic circuit 19 comes from a speed detection stage 20, the input of which via the connecting line 21 is one of the phase spamming, here the stator winding w is supplied, the frequency of which changes as a function of the speed. The speed detection stage 20 represents a further two-point switch, for example also represents a Schmitt trigger, and thus digitizes the input-side Speed signal into an L output level or into a 0 output level, depending on whether a given speed threshold is exceeded or not reached. Included it is assumed by way of example that the speed threshold ngr corresponds to a speed of (2800 + 200) min corresponds. Below this speed, there is the full counter information tufo 20 b.'i, for example, the signal log O, above the speed threshold the Signal log L off.

Die weiterhin noch vorhandenen Schaltstufen, nämlich einen Komparator 22 und eine Spannungsstabilisierungsschaltung 23 betreffen die Funktion der Batterielade-Regelschaltung nicht unmittelbar; bei dem Komparator 22 handelt es sich um eine Vergleichsschaltung, die die dem Ladestrom der Batterie entsprechende Differenzspannung Au in eine Ansteuerspannung U12 für eine Ladeanzeigelampe 22a umsetzt, während die Spannungsstabilisierungsschaltung lediglich da zu dient, aus der Spannung am Schaltungspunkt A eine stabilisierte Versorgungsspannung für die einzelnen elektronischen Schaltungselemente der erfindungsgem5ßen Reqelschal tung abzuleiten.The still existing switching stages, namely a comparator 22 and a voltage stabilizing circuit 23 relate to the function of the battery charge regulating circuit not immediately; the comparator 22 is a comparison circuit, the difference voltage Au corresponding to the charging current of the battery into a control voltage U12 for a charge indicator lamp 22a converts while the voltage stabilization circuit only because it serves, a stabilized from the voltage at node A. Supply voltage for the individual electronic circuit elements of the invention Reqelschal tion to derive.

Der Logikschaltung 19 ist ein Zündimpulsgenerator nachgeschaltet, bei diesem Ausführungsbeispiel bestehend aus einem Oszillator, etwa in Form einer astabilen Kippstufe 24, einem Differenzierglied 25 und einem Impulsverstärker 26. Die von dem Impulsverstärker 26 erzeugten Zündimpulse gelangen dann über zwei Übertrager 27a, 27b jeweils auf die Stellerelektroden a, b, c der für die positive Durchlaßrichtuw zuständigen Thyristoren 5a bis 5c bzw. auf die Steuerelektroden d, e, f der für die negative Durchlaßrichtung zuständigen Thyristoren 6a bis 6c.The logic circuit 19 is followed by an ignition pulse generator, In this embodiment, consisting of an oscillator, for example in the form of a astable flip-flop 24, a differentiating element 25 and a pulse amplifier 26. The ignition pulses generated by the pulse amplifier 26 then pass through two transformers 27a, 27b each to the actuator electrodes a, b, c of the positive transmission direction responsible thyristors 5a to 5c or on the control electrodes d, e, f for the negative forward direction responsible thyristors 6a to 6c.

Die astabile Kippstufe 24 ist dabei so ausgelegt, daß die Frequenz der von ihr erzeugten Rechteckschwingung sehr hoch liegt, beispielsweise in der Größenordnung von 5 kHz und darüber, so daß die Zündimpulse dann, wenn sie von der Logikschaltung 19 freigegeben sind, in rascher Folge auf die Thyristoren gelangen, die damit wie Dioden auch die Generatorspannung gleichrichten und auf die Spule 3 dürchschalten.The astable multivibrator 24 is designed so that the frequency the square wave generated by it is very high, for example in the Order of magnitude of 5 kHz and above, so that the ignition pulses when they are from the Logic circuit 19 are enabled, reach the thyristors in quick succession, which, like diodes, also the generator voltage rectify and switch to the bobbin 3.

Die Frequenz der die Thyristoren triggernden Zündimpulse ist dabei so hoch, daß ein Phasenanschnitt sicher verhindert ist.The frequency of the firing pulses triggering the thyristors is included so high that a phase angle is reliably prevented.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung ist dann wie folgt. Bei Freigabe der Ansteuerung der Thyristoren durch die Logikschaltung 19 arbeitet der Pulsgenerator aus 24, 25, 26 und führt den Thyristoren die Zündimpulse zu, SO daß diese die Ausgangs-Phasenspannuhgen des Drehstromgenerators voll auf den Batterieladekreis und gegebenenfalls den Lastkreis durchschalten.The function of the control circuit according to the invention is then as follows. When the control of the thyristors is enabled by the logic circuit 19 the pulse generator from 24, 25, 26 works and provides the thyristors with the ignition pulses to, SO that they fully open the output phase voltages of the alternator Connect through the battery charging circuit and, if necessary, the load circuit.

Die Logikschaltung 19 ist so ausgebildet, daß sie oberhalb der weiter vorn schon genannten Drehzahlschwelle n r einen Pulsbetrieb der Thyristoransteuerung entsprechend der im folgenden noch angegebenen Tabelle sicherstellt, wobei log L Freigabe und log 0 eine Sperrung der Zündimpulse bedeuten.The logic circuit 19 is designed so that it continues above the previously mentioned speed threshold n r a pulsed operation of the thyristor control in accordance with the table given below, where log L Release and log 0 mean that the ignition pulses are blocked.

Dabei ist die Logikschaltung so ausgebildet, daß sie eine Einschaltzeit t2 und eine Pausenzeit t1 vorgeben Kann und eine Sperrung durch den Spannungsregler 12 stets Vorrang hat. Unterhalb der Drehzahlschwelle ngr bestimmt lediglich noch der Spannungsregler die Freigabe oder Sperrung der Zündimpulse. I\ ans Regler E r N Jk U 8 n \ Ein) 2 tEin 2 n Ein> t2 tEj< t2 "L"-"O" nach "L" -"O" unver- Ablauf ngr Ablauf von t2 zdgort "O"~"L" nach "O" ~"L" nach Ablauf von t1 Ablauf von t1 n < nGw "L" Illast Ein Ausführungsbeispiel der Logikschaltung 19 ist in Fig. 2 dargestellt und wird im folgenden genauer erläutert; anhand dieses Ausführungsbeispiels der Logikschaltung kann dann auch die Funktion der Zündimpulsfreigabe anhand der Tabelle noch genauer untersucht werden. Es versteht sich dabei, daß das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel lediglich eine Möglichkeit darstellt, die entsprechend vorliegender Erfindung vorgeschriebene Funktion zu erzielen, so daß die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einer Logikschaltung beschränkt ist.The logic circuit is designed so that it can specify a switch-on time t2 and a pause time t1 and a blocking by the voltage regulator 12 always has priority. Below the speed threshold ngr, only the voltage regulator determines whether or not the ignition pulses are enabled or disabled. I \ ans Controller E r N Jk U 8 n \ Ein) 2 tOn 2 n On> t2 tEj <t2 "L" - "O" after "L" - "O" without Sequence ngr sequence of t2 zdgort "O" ~ "L" after "O" ~ "L" after Expiry of t1 Expiry of t1 n <nGw "L" Illast An exemplary embodiment of the logic circuit 19 is shown in FIG. 2 and is explained in more detail below; With the aid of this exemplary embodiment of the logic circuit, the function of the ignition pulse release can then also be examined in more detail with the aid of the table. It goes without saying that the exemplary embodiment shown in FIG. 2 merely represents one possibility of achieving the function prescribed in accordance with the present invention, so that the present invention is not limited to this exemplary embodiment of a logic circuit.

Entsprechend Fig. 2 umfaßt die Logikschaltung ein Ausyangsgatter 28, dessen einer Eingang 28a direkt mit dem Ausgarlc3 des Zweipunktschalters oder Schmitt-Triggers 18 des Spannungsreglers 12 verbunden ist. Der Ausgang des Schmitt-Triggers 18 ist weiterhin über einen Inverter 29 mit dem einen Eingang eines weiteren Gatters 30 verbunden, dessen anderem Eingang das logische Steuersignal der Drehzahlerfassungsstufe 20 entsprechend Fig. 1 zugeführt ist. Dieses Steuersignal der Drehzahlerfassungsstufe 20 gelangt außerdem auf den Eingang eines Gatters 31, dessen Ausgang zusammen mit dem Ausgang des Gatters 30 einem nachgeschalteten Gatter 32 zugeführt ist. Der Ausgang dieses Gatters liegt am Eingang einer Verzögerungsschaltung, beispielsweise am Takteingang Cl eines Monoflops 33, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang 28b des Ausgangsgatters 28 verbunden ist.According to FIG. 2, the logic circuit comprises an output gate 28, one of its inputs 28a directly to the Ausgarlc3 of the two-point switch or Schmitt trigger 18 of the voltage regulator 12 is connected. The output of the Schmitt trigger 18 is furthermore via an inverter 29 to one input of a further gate 30 connected, the other input of which is the logical control signal of the speed detection stage 20 according to FIG. 1 is supplied. This control signal of the speed detection stage 20 also comes to the input of a gate 31, the output of which together with the output of gate 30 is fed to a downstream gate 32. The exit this gate is at the input of a delay circuit, for example at the clock input Cl of a monoflop 33, the output of which with the other input 28b of the output gate 28 is connected.

Schließlich ist ein weiteres Zeitglied 34 vorgesehen, welches als RC-Glied ausgebildet ist und den Ausgang des Ausgangsgatters 28 mit dem anderen Eingang des Gatters 31 vcrbindet, dessen erstem Eingang das Steuersignal der Drehzahlerfassungsstufe 20 zugeführt ist. Das Monoflop 33 verfügt dabei über eine (einstellbare) Verzögerunqszeit t das RC-Glied 34, bestehend aus einem Reihenwiderstand 34a und einer Parallelkapazität 34b,erzeugt eine Zeitverzögerung t2. Parallel zum Reihenwiderstand 34a ist eine bezüglich des Ausgangssignals des Ausgangsgatters 28 in Sperrichtung geschaltete Diode 34c angeordnet. Bei den Torschaltungen und bei Gattern 28, 30 und 31 kann es sich um UND-Gatter, bei dem Gatter 32 um ein ODER-Gatter handeln.Finally, a further timing element 34 is provided, which as RC element is formed and the output of the output gate 28 with the other The input of the gate 31 connects, the first input of which is the control signal of the speed detection stage 20 is supplied. The monoflop 33 has an (adjustable) delay time t the RC element 34, consisting of a series resistor 34a and a parallel capacitance 34b, creates a time delay t2. In parallel with the series resistance 34a is one with respect to the output of output gate 28 in the reverse direction switched diode 34c arranged. With the gates and gates 28, 30 and 31 can be an AND gate, gate 32 can be an OR gate.

Die Wirkungsweise der Logikschaltung der Fig. 2 ist dann wie folgt. Unterhalb der Grenzdrehzahlschwelle entsprechend n<ng ergibt sich am Ausgang des Schmitt-Triggers-20 log 0-Signal und damit wird das Monoflop 33 nicht gesetzt. Daher läßt das Ausgangsgatter oder Ausgangstor 28 das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 18 entsprechend den Steueranweisungen des Spannungsreglers 12 durch, denn am Eingang 28b des Tors 28 liegt das Q-Signal des Monoflops 33, welches bei fehlender Triggerung den Zustand log L aufweist. Entsprechend der Tabelle ergibt sich daher je nach den Anweisungen "EIN" oder "AUS" des Spannungsreglers (U-Reglers) entweder log L (Freigabe) oder log O (Sperrung der Zündimpulse).The operation of the logic circuit of FIG. 2 is then as follows. Below the limit speed threshold accordingly n <ng results at the output of the Schmitt trigger 20 log 0 signal and thus the monoflop 33 is not set. Therefore, the output gate or output gate 28 leaves the output of the Schmitt trigger 18 according to the control instructions of the voltage regulator 12, because at the input 28b of the gate 28 is the Q signal of the monoflop 33, which in the absence of triggering has the state log L. According to the table, depending on the Instructions "ON" or "OFF" of the voltage regulator (U regulator) either log L (enable) or log O (blocking of the ignition pulses).

Anders verhält es sich oberhalb der Drehzahlschwelle entsprechend nun . In diesem Fall liegt der-Ausgang des gr Schmitt-Triggers 20 auf log L,und über das Gatter 3f wird das Monoflop 33 gesetzt, wenn gleichzeitig bei eingeschaltetem Spannungsregler das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 18 log L ist. Dadurch wird das Ausgangsgatter 28 wegen log O am Eingang 28b für die Verzögerungszeit t1 des Monoflops 33 gesperrt und dementsprechend wegen U7 = log 0 die Zuführung von Zündimpulsen zu den Thyristoren 5a bis 6c unterbrochen. Gleichzeitig wird das am Kondensator des RC-Gliedes 34 anliegende Signal (log L) über die Diode 34c rasch auf log 0 gezogen. Nach Ablauf dieser Pausenzeit t1 werden die Zündimpulse dann wieder freigegeben, jedenfalls so lange wie der Ausgang des Spannungsreglers auf log L verbleibt,und der Kondensator 34b wird über den Widerstand 34a langsam wieder aufgeladen. Nach Ablauf der Zeit t2 wird dann der Monoflop bei überschrittener Drehzahlschwelle erneut gesetzt und die Freigabe der Zündimpulse wieder unterbrochen. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch, so daß sich aus den Zeiten t1 und t2, die beispielsweise auf Werte zwischen 10 bis 15 ms eingestellt werden können, ein Pulsbetrieb der Thyristorenansteuerung mit lückendem Generatorstrom ergibt.It behaves differently above the speed threshold accordingly well . In this case, the output of the gr Schmitt trigger 20 is at log L, and The monoflop 33 is set via the gate 3f if at the same time when the Voltage regulator, the output signal of the Schmitt trigger 18 is log L. This will the output gate 28 because of log O at the input 28b for the delay time t1 des Monoflops 33 blocked and, accordingly, due to U7 = log 0, the supply of ignition pulses interrupted to the thyristors 5a to 6c. At the same time this is done on the capacitor of the RC element 34 applied signal (log L) via the diode 34c quickly pulled to log 0. After this pause time t1 has elapsed, the ignition pulses then released again, at least as long as the output of the voltage regulator remains at log L and capacitor 34b slows down through resistor 34a recharged. After the time t2 has elapsed, the monoflop is then exceeded if the The speed threshold is set again and the release of the ignition pulses is interrupted again. This process is repeated cyclically, so that the times t1 and t2, the for example, can be set to values between 10 to 15 ms, a pulse operation the thyristor control with discontinuous generator current results.

Schaltet während dieses Wechselspiels der Spannungsregler 12 jedoch aus, dann werden durch die direkte Verbindung zum Gatter 28 die Zündimpulse sofort gesperrt und außerdem wird über den Inverter 29 und die Gatter 30 und 32 das Monoflop 33 gesetzt, so daß in jedem Fall die vom Monoflop vorgegebene Pausenzeit t1 bis zur erneuten Einschaltung abgewartet wird.However, the voltage regulator 12 switches during this interplay off, then through the direct connection to gate 28, the ignition pulses are immediately Blocked and also via the inverter 29 and the gates 30 and 32, the monoflop 33 is set so that in any case the pause time t1 to waiting to be switched on again.

Innerhalb der Leistungsgrenze des Generators beträgt dann die Spannung am Ausgang des Geräts UB = U (A) - Ri1 - in Ri2 IV 0 Ri1I3 Hierbei stellt UO die temperaturabhängige Leerlaufspannung dar, die um maximal 1,5 % von einer gegebenen Sollkurve abweicht, Rii ist der gewünschte und geregelte Innenwiderstand bei Ladestrom 1B und Ri2 ist der sich ergebende Innenwiderstand bei einem Verbraucherstrom IV.The voltage is then within the power limit of the generator at the output of the device UB = U (A) - Ri1 - in Ri2 IV 0 Ri1I3 Here, UO represents the temperature-dependent open circuit voltage, which is by a maximum of 1.5% of a given Setpoint curve deviates, Rii is the desired and controlled internal resistance for charging current 1B and Ri2 is the resulting internal resistance for a consumer current IV.

Die Darstellung in der Tabelle erklärt sich daher wie folgt.The representation in the table is therefore explained as follows.

Solange der Spannungsregler (U-Regler) den "EIN"-Befehl gibt, ergeben sich zwei unterschiedliche Zeitabläufe bei Uberschreiten der Grenzdrehzahl, und zwar ze nachdem, ob esSpnnung sreglrs die Dauer des Einschaltbefehls/größer ist als die Verzögerungszeit des Rückführ-RC-Glieds 34, oder kleiner; Ist die Einschaltbefehlsdauer des Spannungs reglers größer als die Verzögerungszeit t2, dann wird von der Zündimpulsfreigabeposition entsprechend log L am Ausgang des Gatters 28 auf die Sperrung der Zündimpulse erst nach Ablauf der Zeit t2 umgeschaltet, wobei (vereinbarungsgemäß) das Einschaltsignal des Spannungsreglers andauert. Die Rückschaltung auf Zündimpulsfreigabe (übergang von log 0 auf log L) erfolgt jeweils nach Ablauf der Pausenzeit t1; diese Bedingung gilt auch dann, wenn die EinschaltbefehlSdau des Spannungsreglers 18 kürzer sein sollte als die Verzögerungszeit t2 des RC-Gliedes 34, wie schon erläutert. In diesem Fall ergibt sich aber wegen der direkten Verbindung des Schmitt-Triggers 18 mit dem Eingang des Ausgangsgatters 28 ein unverzögerter Übergang von der Freigabeposition auf die Sperrung der Zündimpulse, wie in der Tabelle dargestellt.As long as the voltage regulator (U regulator) gives the "ON" command, result two different time sequences when the limit speed is exceeded, and although it depends on whether the voltage sreglrs the duration of the switch-on command / is greater than the delay time of the feedback RC element 34, or less; Is the switch-on command duration of the voltage regulator is greater than the delay time t2, then the ignition pulse release position corresponding to log L at the output of the gate 28 to the blocking of the ignition pulses only switched over after the time t2 has elapsed, whereby (as agreed) the switch-on signal of the voltage regulator continues. Switching back to ignition pulse release (transition from log 0 to log L) occurs after the interval time t1 has elapsed; this condition also applies if the switch-on command duration of the voltage regulator 18 is shorter should be used as the delay time t2 of the RC element 34, as already explained. In this However, the case arises because of the direct connection of the Schmitt trigger 18 with the input of the output gate 28 an undelayed transition from the release position to the blocking of the ignition pulses, as shown in the table.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawing Features shown can be used individually or in any combination be essential to the invention with one another.

Claims

Claims 1. Device for controlling the power output of three-phase generators for battery charging and / or supply of on-board networks od. The like in mobile units, motor vehicles, trains and the like, characterized in that that to rectify the alternator output AC voltage controllable Semiconductor switches (5a, 5b, 5c; 6a, 6b, 6c) in a known rectifier bridge circuit are provided that in series with the battery charging line an inductance (3) and a freewheeling diode t10) are connected in parallel to this and that a first control subcircuit (Voltage regulator 12) for the semiconductor switches (5a, 5b, 5c; 6a, 6b, 6c) provided is derived from battery data (battery voltage, charging current, battery temperature) Type of voltage regulator below a given speed limit (ngr) only controls the semiconductor switch, as well as a wide control subcircuit (speed detection stage 20), which is a generator speed signal gets fed and the one the output signals of both control subcircuits (12, 20) processing logic circuit (19) is connected downstream, the above the limit speed (only) a pulsed operation of the semiconductor switching elements (5a, 5b, Sc; 6a, 6b, 6c) with intermittent generator current.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first Control subcircuit forms a voltage regulator (12) and a characteristic circuit (15) for generating a temperature-dependent nominal battery voltage and converter circuits (13, 14) for battery voltage and battery charging current.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the output signals of the characteristic circuit (15) and the converter circuits (13, 14) for battery voltage and battery charging current are combined and one downstream Activate two-point switch (Schmitt trigger 18), the output signal of which is below the limit speed (only) direct control of the rectifier thyristors certainly.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the speed detection stage (20) is a two-point switch.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the logic circuit (19) has at least one timing element (monoflop 33; RC element 34) contains for specifying a pause time to effect a pulse packet control of the Thyristors.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the logic circuit Gating circuits (29, 30, 31, 32) contain the voltage output signals controller (12) and the speed detection stage (20) as well as a feedback timer (RC element 34), whose output signal is also fed to the logic circuit is.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the output of the speed detection stage (20) with a first gate (31) and a second gate (30) is connected, wherein the first gate continues to be via the Timing element (34) fed back output signal of the output gate (28) is and that the outputs of the first two gates with a downstream OR gate (32) are connected, followed by a monoflop (33) which specifies a pause time is, the output of which is connected to one input of the output gate (28).

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the other Input of the output gate (28) the output signal of the voltage regulator (12) directly is supplied, which is also fed via an inverter (29) to a gate (30) of the logic circuit is fed.

9. Device according to one or more of claims 1 to 8, characterized characterized in that the logic circuit comprises a trigger pulse generator consisting of an astable flip-flop (24), a differentiating element (25) and a pulse amplifier (26) is connected downstream, d that of the astable flip-flop (24) generated high-frequency ignition pulses while avoiding phase control are fed to the control electrodes of the thyristors via transformers (27a; 27b).

10. Device according to one or more of claims 1 to 9, characterized characterized in that a comparator circuit (22) is provided, the one on one Differential voltage dropping to the battery and proportional to the battery charging current is supplied and the output of which is connected to a charge indicator lamp (22).