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

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

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Rudolf Dr Wagner
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ELEKTR STRASSENVERKEHR GES
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter

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

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

von Elektroautos Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladegerät für eine .alterie, insbesondere ein Batterie von Elektroautos, bei dem eine ungesteuerte Halbleiterelemente enthaltende Brückenschaltung an eine Wechselspannungsquelle anschließbar ist und die Ausgänge der Brückenschaltung über eine Drossel mit der Batterie verbunden sind.of electric cars The invention relates to a charger for an .alterie, especially an electric car battery, in which an uncontrolled Bridge circuit containing semiconductor elements can be connected to an AC voltage source and the outputs of the bridge circuit are connected to the battery via a choke are.

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

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

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

Die Lösung besteht bei einem Ladegerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß die gleichgerichtete Spannung der aus ungesteuerten Halbleiterelementen gebildeten Brückenschaltung kleiner bemessen ist alls die Batteriespannung und eine Zusatzspannung zur Brückenspannung dadurch erzeugt wird, daß mittels einer elektronischen Schalteinrichtung an die Ausgänge der Brückenschaltung abwechselnd zwei Strompfade gelegt werden, von denen der eine durch die Drossel und der andere durch die Reihenschaltung aus der Drossel, einer Diode und der Batterie gebildet ist, wobei die zwei Strompfade während einer Halbwelle der Wechselspannung mehrmals an die Ausgänge der Brückenschaltung gelegt werden.The solution is a charger of the type mentioned at the beginning according to the invention in that the rectified voltage of the uncontrolled semiconductor elements formed bridge circuit The battery voltage is all smaller and an additional voltage to the bridge voltage is generated in that by means of a electronic switching device to the outputs of the bridge circuit alternately two current paths are laid, one of which through the choke and the other formed by the series connection of the choke, a diode and the battery is, the two current paths several times during a half cycle of the AC voltage to the outputs of the bridge circuit.

Auf diese Weise kann der dem Wechselstromnetz zu entnehmende Strom eines Sinusform angepaßt werden, so daß nahezu keine Rückwirkungen auf das Netz auftreten.In this way, the electricity to be drawn from the alternating current network a sinusoidal shape, so that almost no repercussions on the network appear.

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 Transformator 4 eine ungesteuerte Halbleiterelemente enthaltende Brückenschaltung 5 an ein Einphasennetz 2 angeschlossen. Die zu ladende Batterie 3 wird über eine Diode 6 und eine Drossel 7 mit der Brückenschaltung 5 verbunden. Zusätzlich ist eine elektronische Schalteinrichtung 8, z.B. ein Transistor, zwischen dem Verbindungspunkt der Drossel 7 und der Diode 6 sowie dem anderen Ausgang (Minuspol) der Brückenschaltung vorgesehen. Damit ist die Drossel 7 an die Ausgänge 9, 10 der Brückenschaltung 5 anschaltbar. Die Gleichspannung am Ausgang der Brückenschaltung 5 ist kleiner als die Spannung der Batterie 3. Daher fließt zunächst kein Ladestrom in die Batterie 3. Wird der Transistor 8 auf Durchlaß gesteuert, so fließt über die Drossel 7 ein Eurzschlußstrom iK (Fig. 2). Sperrt der Transistor wieder, so wird in der Drossel 7 eine so große Zusatzspannung zur Ausgangsspannung der Brückenschaltung 5 induziert, daß der eingeprägte Drosselstrom als Ladestrom iL über die Diode 6 in die Batterie 3 weiterfließen kann. Sobald dieser Ladestrom iL einen bestimmten Wert unterschreitet, schaltet die elektronische Schalteinrichtung 8 wieder auf Kurzschluß. Die Drossel 7 erregt sich erneut.In the charger 1 shown in Fig. 1, a transformer 4 a bridge circuit 5 containing uncontrolled semiconductor elements to a single-phase network 2 connected. The battery 3 to be charged is via a diode 6 and a choke 7 connected to the bridge circuit 5. In addition, there is an electronic switching device 8, e.g. a transistor, between the junction of the choke 7 and the diode 6 and the other output (negative pole) of the bridge circuit are provided. So is the choke 7 can be connected to the outputs 9, 10 of the bridge circuit 5. The DC voltage at the output of the bridge circuit 5 is less than the voltage of the battery 3. Therefore initially no charging current flows into the battery 3. If the transistor 8 is on controlled, a circuit current iK flows through the choke 7 (FIG. 2). Locks the transistor again, so in the choke 7 is such a large additional voltage to The output voltage of the bridge circuit 5 induces the impressed inductor current can continue to flow into the battery 3 as the charging current iL via the diode 6. As soon as this Charging current iL a certain value falls below, switches the electronic switching device 8 again on short circuit. The throttle 7 is excited again.

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

Eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung 11 sorgt dafür, daß in der Drossel 7 ein möglichst sinusförmiger Strom fließt. Dies wird durch mehrmaliges Ein- und Ausschalten des Transistors 8 während einer Spannungshalbwelle erreicht. Für das Steuerverfahren gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten: A. Zweipunktregelung des Stromes.A control or regulating device 11 ensures that in the throttle 7 a current that is as sinusoidal as possible flows. This is achieved by entering and Turning off the transistor 8 achieved during a voltage half-wave. For the There are basically two options for control procedures: A. Two-point control of the Current.

Hier wird der Steuerung ein bestimmtes bi (Fig. 2) vorgegeben, um den der sinusförmige Strom im Wechselstromnetz schwanken darf. Entsprechend diesem je stellen sich dann Taktfrequenz und Einschaltdauer des Schalters 8 ein. Here the control is given a certain bi (Fig. 2) to which the sinusoidal current may fluctuate in the alternating current network. According to this The 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 Schalteinrichtung 8 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 device 8 varies.

Claims (2)

Patentansprüche 1. Ladeerät flir eine Batterie, insbesondere eine Batterie von Elektroautos, bei dem eine ungesteuerte Halbleiterelemente enthaltende Brückenschaltung an eine Wechselspannungsquelle anschließbar ist und die Ausgänge der Brückenschaltung über eine Drossel mit der Batterie verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, 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 mittels einer elektronischen Schalteinrichtung an die Ausgänge (9, 10) der Brückenschaltung abwechselnd 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 Halbwelle der Wech..ielspannung mehrmals an die Ausgänge (92 10) der Brückenschaltung gelegt werden.Claims 1. Charger for a battery, in particular one Battery of electric cars, in which one containing uncontrolled semiconductor elements Bridge circuit can be connected to an AC voltage source and the outputs the bridge circuit are connected to the battery via a choke, thereby characterized 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 of an electronic switching device to the outputs (9, 10) of the bridge circuit alternately 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-wave the alternating voltage applied several times to the outputs (92 10) of the bridge circuit will. 2. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines der Brückenschaltung vorgeschalteten Transformators (4) die Drossel in den Transformator (4) integriert ist.2. Charger according to claim 1, characterized in that when used one of the bridge circuit upstream transformer (4) the choke in the Transformer (4) is integrated.
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