DE2602789A1 - Battery charger for electric cars - has bridge circuit with non-controlled rectifiers connected to AC voltage source - Google Patents

Abstract

A battery charger for electric cars has a bridge circuit with non-controlled rectifiers connected to an a.c voltage source. The bridge output is connected through a choke to the battery. Rectified voltage (U5) from the bridge (5) is lower than the battery voltage (U3), and an additional voltage (U7) is generated by connection to the bridge output (9,10) alternately of two paths, of which one consists of the choke (7), and the other of the choke (7) in series with a diode (6) and the battery (3). The switching is done by an electronic circuit. The two current paths are connected several times to the bridge output (9,10) during a half-wave of the a.c voltage.

Description

Translated fromGerman

Ladegerät für eine Batterie, insbesondere eine BatterieCharger for a battery, especially a battery

von Elektroautos Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladegerät füreine .alterie, insbesondere ein Batterie von Elektroautos, bei dem eine ungesteuerteHalbleiterelemente enthaltende Brückenschaltung an eine Wechselspannungsquelle anschließbarist und die Ausgänge der Brückenschaltung über eine Drossel mit der Batterie verbundensind.of electric cars The invention relates to a charger foran .alterie, especially an electric car battery, in which an uncontrolledBridge circuit containing semiconductor elements can be connected to an AC voltage sourceand the outputs of the bridge circuit are connected to the battery via a chokeare.

Durch die DI-PS 1 275 665 ist ein Ladegerät dieser rt bekannt, beidem in der Brückenschaltung mindestens zwei gesteuerte Halbleiterelemente angeordnetsind. Die Phasenlage der den gesteuerten Halbleiterelementen zugefUhrten Zündspannungenwerden durch einen Regler in Abhängigkeit von der Batteriespannung und vom Ladestrombeeinflußt. Geräte dieser Art können zwar auch sehr einfach ausgebildet werden,Jedoch treten bei einphasiges Anschluß an das Wechselspannungsnetz unzulässige Rückwirkungenauf.A charger of this type is known from DI-PS 1 275 665 atarranged in the bridge circuit at least two controlled semiconductor elementsare. The phase position of the ignition voltages supplied to the controlled semiconductor elementsare controlled by a controller depending on the battery voltage and the charging currentinfluenced. Devices of this type can also be designed very easily,However, unacceptable repercussions occur with a single-phase connection to the AC voltage networkon.

Des Betreiber eines Blektroautos soll die Möglichkeit gegeben werden,die Batterie nachts mit Hilfe eines Langzeit-Ladegerätes, das aus dem normalen Haushaltswechselspannungsnetzgespeist werden kann, wieder aufzuladen.The operator of a sheet metal car should be given the opportunity tothe battery at night with the help of a long-term charger from the normal household AC voltage networkcan be fed to recharge.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach aufgebautes Ladegerät zuschaffen, das auch für Leistungen von mehreren kW bemessen sein kann und bei demdie Rückwirkungen auf das speisende Wechselspannungsnetz möglichst klein sind.The object of the invention is to provide a charging device with a simple structurecreate that can also be dimensioned for powers of several kW and in whichthe repercussions on the feeding AC voltage network are as small as possible.

Die Lösung besteht bei einem Ladegerät der eingangs genannten Arterfindungsgemäß darin, daß die gleichgerichtete Spannung der aus ungesteuerten Halbleiterelementengebildeten Brückenschaltung kleiner bemessen ist alls die Batteriespannungund eine Zusatzspannung zur Brückenspannung dadurch erzeugt wird, daß mittels einerelektronischen Schalteinrichtung an die Ausgänge der Brückenschaltung abwechselndzwei Strompfade gelegt werden, von denen der eine durch die Drossel und der anderedurch die Reihenschaltung aus der Drossel, einer Diode und der Batterie gebildetist, wobei die zwei Strompfade während einer Halbwelle der Wechselspannung mehrmalsan die Ausgänge der Brückenschaltung gelegt werden.The solution is a charger of the type mentioned at the beginningaccording to the invention in that the rectified voltage of the uncontrolled semiconductor elementsformed bridge circuitThe battery voltage is all smallerand an additional voltage to the bridge voltage is generated in that by means of aelectronic switching device to the outputs of the bridge circuit alternatelytwo current paths are laid, one of which through the choke and the otherformed by the series connection of the choke, a diode and the batteryis, the two current paths several times during a half cycle of the AC voltageto the outputs of the bridge circuit.

Auf diese Weise kann der dem Wechselstromnetz zu entnehmende Stromeines Sinusform angepaßt werden, so daß nahezu keine Rückwirkungen auf das Netzauftreten.In this way, the electricity to be drawn from the alternating current networka sinusoidal shape, so that almost no repercussions on the networkappear.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt ein Ladegerät und Fig. 2 den Verlauf der Ladeströme.Fig. 1 shows a charger and Fig. 2 shows the course of the charging currents.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ladegerät 1 wird über einen Transformator4 eine ungesteuerte Halbleiterelemente enthaltende Brückenschaltung 5 an ein Einphasennetz2 angeschlossen. Die zu ladende Batterie 3 wird über eine Diode 6 und eine Drossel7 mit der Brückenschaltung 5 verbunden. Zusätzlich ist eine elektronische Schalteinrichtung8, z.B. ein Transistor, zwischen dem Verbindungspunkt der Drossel 7 und der Diode6 sowie dem anderen Ausgang (Minuspol) der Brückenschaltung vorgesehen. Damit istdie Drossel 7 an die Ausgänge 9, 10 der Brückenschaltung 5 anschaltbar. Die Gleichspannungam Ausgang der Brückenschaltung 5 ist kleiner als die Spannung der Batterie 3. Daherfließt zunächst kein Ladestrom in die Batterie 3. Wird der Transistor 8 auf Durchlaßgesteuert, so fließt über die Drossel 7 ein Eurzschlußstrom iK (Fig. 2). Sperrtder Transistor wieder, so wird in der Drossel 7 eine so große Zusatzspannung zurAusgangsspannung der Brückenschaltung 5 induziert, daß der eingeprägte Drosselstromals Ladestrom iL über die Diode 6 in die Batterie 3 weiterfließen kann. Sobald dieserLadestrom iL einen bestimmten Wertunterschreitet, schaltet dieelektronische Schalteinrichtung 8 wieder auf Kurzschluß. Die Drossel 7 erregt sicherneut.In the charger 1 shown in Fig. 1, a transformer4 a bridge circuit 5 containing uncontrolled semiconductor elements to a single-phase network2 connected. The battery 3 to be charged is via a diode 6 and a choke7 connected to the bridge circuit 5. In addition, there is an electronic switching device8, e.g. a transistor, between the junction of the choke 7 and the diode6 and the other output (negative pole) of the bridge circuit are provided. So isthe choke 7 can be connected to the outputs 9, 10 of the bridge circuit 5. The DC voltageat the output of the bridge circuit 5 is less than the voltage of the battery 3. Thereforeinitially no charging current flows into the battery 3. If the transistor 8 is oncontrolled, a circuit current iK flows through the choke 7 (FIG. 2). Locksthe transistor again, so in the choke 7 is such a large additional voltage toThe output voltage of the bridge circuit 5 induces the impressed inductor currentcan continue to flow into the battery 3 as the charging current iL via the diode 6. As soon as thisCharging current iL a certain valuefalls below, switches theelectronic switching device 8 again on short circuit. The throttle 7 is excitedagain.

Um den Leistungskreis noch weiter zu vereinfachen, kann zweckmäßigerweisedie Drossel 7 in den Transformator 4 integriert werden, d.h. der Transformator 4wird mit entsprechend großer Streuung gebaut.In order to simplify the performance circuit even further, it can expedientlythe choke 7 can be integrated into the transformer 4, i.e. the transformer 4is built with a correspondingly large spread.

Eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung 11 sorgt dafür, daß in der Drossel7 ein möglichst sinusförmiger Strom fließt. Dies wird durch mehrmaliges Ein- undAusschalten des Transistors 8 während einer Spannungshalbwelle erreicht. Für dasSteuerverfahren gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten: A. Zweipunktregelung desStromes.A control or regulating device 11 ensures that in the throttle7 a current that is as sinusoidal as possible flows. This is achieved by entering andTurning off the transistor 8 achieved during a voltage half-wave. For theThere are basically two options for control procedures: A. Two-point control of theCurrent.

Hier wird der Steuerung ein bestimmtes bi (Fig. 2) vorgegeben, umden der sinusförmige Strom im Wechselstromnetz schwanken darf. Entsprechend diesemje stellen sich dann Taktfrequenz und Einschaltdauer des Schalters 8 ein. Here the control is given a certain bi (Fig. 2) towhich the sinusoidal current may fluctuate in the alternating current network. According to thisThe clock frequency and duty cycle of the switch 8 are then set each time.

ß. Impulsbreitensteuerung.ß. Pulse width control.

Bei diesem Prinzip wird dem Schalter 8 eine feste Frequenz vorgegeben,die ein Vielfaches der Netzfrequenz beträgt, und die Einschaltdauer der Schalteinrichtung8 variiert. With this principle, the switch 8 is given a fixed frequency,which is a multiple of the mains frequency, and the duty cycle of the switching device8 varies.

Claims (2)

Translated fromGerman

Patentansprüche 1. Ladeerät flir eine Batterie, insbesondere eineBatterie von Elektroautos, bei dem eine ungesteuerte Halbleiterelemente enthaltendeBrückenschaltung an eine Wechselspannungsquelle anschließbar ist und die Ausgängeder Brückenschaltung über eine Drossel mit der Batterie verbunden sind, dadurchgekennzeichnet, daß die gleichgerichtete Spannung (U5) der aus ungesteuerten Halbleiterelementen(5) gebildeten Brückenschaltung kleiner bemessen ist als die Batteriespannung (U3)und eine Zusatzspannung (U7) zur Brückenspannung dadurch erzeugt wird, daß mittelseiner elektronischen Schalteinrichtung an die Ausgänge (9, 10) der Brückenschaltungabwechselnd zwei Strompfade gelegt werden, von denen der eine durch die Drossel(7) und der andere durch die Reihenschaltung aus der Drossel (7), einer Diode (6)und der Batterie (3) gebildet ist, wobei die zwei Strompfade während einer Halbwelleder Wech..ielspannung mehrmals an die Ausgänge (92 10) der Brückenschaltung gelegtwerden.Claims 1. Charger for a battery, in particular oneBattery of electric cars, in which one containing uncontrolled semiconductor elementsBridge circuit can be connected to an AC voltage source and the outputsthe bridge circuit are connected to the battery via a choke, therebycharacterized in that the rectified voltage (U5) consists of uncontrolled semiconductor elements(5) is smaller than the battery voltage (U3)and an additional voltage (U7) for the bridge voltage is generated by means ofan electronic switching device to the outputs (9, 10) of the bridge circuitalternately two current paths are laid, one of which through the choke(7) and the other by the series connection of the choke (7), a diode (6)and the battery (3) is formed, the two current paths during a half-wavethe alternating voltage applied several times to the outputs (92 10) of the bridge circuitwill.2. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendungeines der Brückenschaltung vorgeschalteten Transformators (4) die Drossel in denTransformator (4) integriert ist.2. Charger according to claim 1, characterized in that when usedone of the bridge circuit upstream transformer (4) the choke in theTransformer (4) is integrated.