DE902152C - Lichtmaschinenanlage fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

• Lichtmaschinenanlage für Fahrzeuge Die Stromversorgung der Verbraucher elektrischer Energie in Fahrzeugen geschieht im allgemeinen aus Akkumulatorenbatterien, die während der Fahrt von einer Gleichstrommaschine, Lichtmaschine genannt, aufgeladen werden. Da der Antrieb der Gleichstrommaschine direkt oder indirekt durch die der Fortbewegung des Fahrzeuges dienende Kraftmaschine erfolgt, sind größere Drehzahlschwankungen und damit auch entsprechende Schwankungen der erzeugten elektromotorischen Kraft unvermeidlich. Es sind deshalb besondere selbsttätige Schalt- und Regeleinrichtungen erforderlich, die einmal bei zu geringer EMK der Gleichstrommaschine die Entladung der Batterie über diese verhindern und zum andern ein zu starkes Anwachsen des Ladestromes begrenzen. Solche Einrichtungen verursachen einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand und sind starken Abnutzungserscheinungen unterworfen. Dieselben Nachteile bringt auch der bei Gleichstromerzeugern notwendige Kollektor mit sich. Zweck der Erfindung ist die Ladung einer Akkumulatorenbatterie aus einem mit stark wechselnder Drehzahl laufenden Generator bei möglichst großer Konstanz des Ladestromes unter Vermeidung der erwähnten Nachteile. Die Erfindung benutzt einen Wechselstromgenerator als Stromerzeuger, der über die Reihenschaltung von einer Induktivität und einem Gleichrichter, vorzugsweise einem Trockengleichrichter, die Batterie auflädt. Bei geeigneter Dimensionierung liefert die Schaltung mit wachsender Drehzahl, d. h. mit zunehmender Frequenz einen ansteigenden Ladestrom, der oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz in einem großen Bereich praktisch konstant bleibt. Eine kurze Rechnung mag dies erläutern Die Kennlinie der üblichen Trockengleichrichter möge in der Form I = K . un gegeben sein, die für u > o Geltung hat. Dabei stellt u die am Gleichrichter liegende Spannung dar, die aus der vom Generator gelieferten Wechselspannung und der Batteriespannung besteht. Wegen der durch Gleichrichterwiderstand und Induktivität bewirkten Spannungsteilung liegt indessen nicht die ganze EMK des Stromerzeugers am Gleichrichter, sondern nur eine Teilspannung mit dem Spitzenwert wenn man voraussetzt, daß der Innenwiderstand des Generators und der restliche Ohmsche Widerstand des Stromkreises vernachlässigbar sind, eine Forderung, die immer erfüllbar ist. Die am Gleichrichter liegende Gesamtspannung ist daher Oberhalb einer Grenzfrequenz «)" ist 0)2 - L2 > R' ".
• Es kann daher R' vernachlässigt werden, und es ergibt sich Da aber auch E proportional mit der Frequenz ansteigt, ist nun Der Spitzenwert der am Gleichrichter liegenden Wechselspannung bleibt also konstant und damit auch der Gleichstromeffektivwert des im Stromkreis fließenden Gesamtstroms. Der Ladegleichstrom verursacht am Gleichrichterwiderstand und an etwaigen zusätzlich in der Schaltung vorhandenen Ohmschen Widerständen einen Spannungsabfall, der während des Stromflusses den Arbeitspunkt des Gleichrichters verschiebt und somit ebenfalls zur Stromregelung beiträgt. Der Gleichrichter selbst kann ohne Beeinflussung der Regelfähigkeit der Gesamtanlage in Einweg-, Gegentakt- oder Brückenschaltung betrieben werden, vorausgesetzt, daß die Anpassung von Generator und Induktivität entsprechend vorgenommen ist. Die beigefügte Kurve zeigt den errechneten Verlauf des- Effektivwertes des Ladegleichstroms bei Einweggleichrichtung in Abhängigkeit von der Frequenz bzw. Drehzahl unter Annahme eines Gleichrichterwiderstandes und einer in Reihe geschalteten Induktivität L = =o-2 H. Der Spitzenwert der EMK des Generators beträgt in diesem Beispiel 13,1 V bei 25 Hz. Je nach den Anforderungen, die an die Konstanz des Ladestroms gestellt werden, läßt sich eine der kleinsten Drehzahl entsprechende Frequenz der EMK wählen, die erlaubt, diese Forderungen zu erfüllen. Für eine maximal zulässige Änderung des Ladestroms von etwa 15 °/o hat diese früher bereits erwähnte Grenzfrequenz z. B. den Wert- Es ist also mit Hilfe der Erfindung möglich, ganz auf Regeleinrichtungen, die dem Verschleiß unterliegen, zu verzichten. Da der Arbeitspunkt des Gleichrichters, soweit er von der Batteriespannung bestimmt wird, sich mit deren Ansteigen nach geringeren Strömen hin verschiebt, wird damit auch noch automatisch der Ladestrom dem jeweiligen Ladezustand der Batterie angepaßt. Eine weitere Vereinfachung der Lichtmaschinenanlage ergibt sich auf Grund der Erfindung dadurch, daß bei entsprechender Dimensionierung der Generätorinnenwiderstand die zur vorbeschriebeneri Spannungsteilung notwendige Induktivität bilden kann. Eine solche sich selbst regelnde Anlage besteht dann nur noch aus einem Wechselstromgenerator mit Gleichrichter. Zur Vermeidung von Schleifringen und Bürsten, die ja ebenfalls dem Verschleiß unterworfen sind, kann das der Erregung dienende magnetische Feld des Generators durch permanenten Magnetismus erzeugt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Selbstregelnde Lichtmaschinenanlage für Fahrzeuge zur Ladung von Batterien, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Batterie den Gleichstrom einem Gleichrichter entnimmt, der von einem Wechselstromgenerator mit in Reihe geschalteter Induktivität, die in ebenfalls bekannter Weise auch ein Bestandteil des Generatorwiderstandes sein kann, gespeist wird, derart, daß bei wechselnder Generatordrehzahl sowohl durch die von Induktivität und Ohmschem Widerstand des Wechselstromkreises hervorgerufene Spannungsteilung die Steuerwechselspannung des Gleichrichters als auch durch den Gleichstromspannungsabfall der Arbeitspunkt des Gleichrichters zur Konstanthaltung des Ladestroms geregelt wird, wobei die Klemmenspannung der Batterie den Arbeitspunkt des Gleichrichters in Abhängigkeit von Ladezustand und Belastung der Batterie ebenfalls stromregelnd verschiebt. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 395 466, 671515, 587594.