DE102004018310A1

DE102004018310A1 - Device for charging / discharging a vehicle battery

Info

Publication number: DE102004018310A1
Application number: DE102004018310A
Authority: DE
Inventors: Peter Becker
Original assignee: ThyssenKrupp Transrapid GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Transrapid GmbH
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2005-11-03
Also published as: WO2005100076A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Laden/Entladen einer Fahrzeug-Batterie (7) beschrieben, die an ein Bordnetz angeschlossen ist, das Verbraucher (8) und Energielieferanten (2) mit wechselndem Energieverbrauch bzw. Energieangebot enthält. Die Vorrichtung enthält ein erstes Mittel zur Schnelladung der Batterie (7) nach einem Entladevorgang und ein zweites Mittel zur Erhaltung des Ladungszustandes der Batterie (7) nach einer Volladung. Erfindungsgemäß weist das erste Mittel ein automatisch steuerbares Schaltelement (9) auf, das vor einer Schnelladung einschaltbar und nach einer Volladung ausschaltbar ist. Das zweite Mittel enthält einen den Ladestrom begrenzenden Widerstand (11), der vor der Schnelladung unwirksam und nach einer Volladung wirksam gemacht wird.The invention relates to a device for charging / discharging a vehicle battery (7), which is connected to a vehicle electrical system which contains consumers (8) and energy suppliers (2) with changing energy consumption or energy supply. The device comprises a first means for rapid charge of the battery (7) after a discharge and a second means for maintaining the state of charge of the battery (7) after a full charge. According to the invention, the first means has an automatically controllable switching element (9) which can be switched on before a rapid charge and can be switched off after a full charge. The second means includes a charging current limiting resistor (11) which is rendered ineffective before fast charging and effective after a full charge.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The The invention relates to a device that in the preamble of claim 1 specified genus.

Das Laden und Entladen der Batterien von Fahrzeugen, insbesondere z. B. Magnetschwebefahrzeugen, erfolgt meistens mit Verbrauchern und Energielieferanten, deren Energieverbrauch bzw. Energieangebot häufig wechselt. Bei Magnetschwebefahrzeugen beispielsweise kommen als Verbraucher einerseits Elektromagnete mit den Funktionen "Tragen" und "Führen", andererseits übliche Einrichtungen wie Klimaanlagen, Beleuchtungen und andere elektrische Geräte in Betracht. Die dazu erforderliche elektrische Energie wird mit Hilfe von Lineargeneratoren und mit diesen verbundenen Spannungswandlern erzeugt, wobei die Lineargeneratoren in die Tragmagnete eingebaut sind und mit den z. B. als Langstator-Linearmotoren ausgebildeten Antrieben der Magnetschwebefahrzeuge zusammenwirken. Bei bekannten Magnetschwebefahrzeugen wird das Bordnetz mit einer Gleichspannung von ca. 484 V versorgt, die von den Spannungswandlern bereitgestellt wird, die zu diesem Zweck in der Regel als Hochsetzsteller ausgebildet sind.The Charging and discharging the batteries of vehicles, in particular z. As magnetic levitation vehicles, is usually done with consumers and energy suppliers, whose energy consumption or energy supply changes frequently. For magnetic levitation vehicles For example, come as a consumer on the one hand electromagnets with the functions "carry" and "lead", on the other hand, usual facilities such as air conditioners, Lighting and other electrical equipment into consideration. The required electrical Energy is connected by means of linear generators and with these Voltage transformers generated, the linear generators in the supporting magnets are installed and with the z. B. trained as long stator linear motors Actuators of magnetic levitation vehicles interact. At acquaintances Magnetic levitation vehicles will be the electrical system with a DC voltage powered by about 484 V provided by the voltage transformers is usually designed as a boost converter for this purpose are.

Da Lineargeneratoren dieser Art nur bei Fahrtgeschwindigkeiten von ca. 100 km/h und mehr für die erforderliche Betriebsspannung sorgen können, werden in den Fahrzeugen Pufferbatterien mitgeführt, die bei langsameren Fahrtgeschwindigkeiten die Lineargeneratoren ergänzen bzw. ersetzen. Ist die Geschwindigkeit der Fahrzeuge zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausreichend groß, wird von den Lineargeneratoren bzw. Spannungswandlern nicht nur wieder das Bordnetz versorgt, sondern auch eine Aufladung der Batterien vorgenommen.There Linear generators of this kind only at speeds of about 100 km / h and more for The required operating voltage can be found in the vehicles Buffer batteries carried, at slower speeds, the linear generators complete or replace. Is the speed of the vehicles at a later date again big enough, Not only is the linear generators or voltage transformers again powered the electrical system, but also charging the batteries performed.

Die Aufladung der Batterien, die z. B. aus einer Vielzahl von parallel und/oder in Serie geschalteten Ni/Cd-Zellen aufgebaut sind, erfolgt bisher mit zwei Spannungsstufen. Eine hohe Spannung dient z. B. zur schnellen Nachladung (Schnelladung) einer Batterie bis zum Ausgleich der entnommenen Ladungsmenge, d. h. bis zum Erreichen eines Zustands der Volladung. Dagegen wird mit einer niedrigen Spannung eine Ladungserhaltung der voll geladenen Batterie während derjenigen Zeitspannen angestrebt, zu denen die Lineargeneratoren voll wirksam sind und allenfalls eine gewisse Selbstentladung der Batterien erfolgen kann. Beide Spannungen sind konstant und von den Betriebsbedingungen der Batterien unabhängig. Bei der Auswahl der beiden Spannungsstufen muß daher ein Kompromiß z. B. zwischen dem Verhalten einer Batterie bei hohen und tiefen Temperaturen oder anderen Betriebszuständen gefunden werden. Das hat u. a. zur Folge, daß die Batterien bei niedrigen Betriebstemperaturen nicht optimal geladen werden und daher im voll geladenen Zustand eine geringere nutzbare Kapazität haben, als der Nennkapazität entspricht, während bei hohen Betriebstemperaturen die Ladespannung so niedrig gehalten werden muß, daß eine Überladung vermieden wird, die zu einem unerwünscht hohen Wasserverbrauch und dadurch bedingten Temperaturerhöhungen, zu unerwünschten Gasungseffekten od. dgl. führen würde.The Charging the batteries, the z. B. from a variety of parallel and / or connected in series Ni / Cd cells is carried out so far with two voltage levels. A high voltage is used for. B. for rapid recharging (fast charge) of a battery until it is equalized the amount of charge taken, d. H. until reaching a state of Full charge. In contrast, with a low voltage charge retention the fully charged battery during aspired to those periods, to which the linear generators are fully effective and possibly a certain self-discharge of the batteries can be done. Both voltages are constant and of the operating conditions the batteries independently. When choosing the two voltage levels, therefore, a compromise z. B. between the behavior of a battery at high and low temperatures or other operating conditions being found. This has u. a. As a result, the batteries at low Operating temperatures are not optimally charged and therefore in full charged state have a lower usable capacity, as the nominal capacity matches while at high operating temperatures, the charging voltage kept so low must become, that overcharging avoided that becomes undesirable to one high water consumption and consequent temperature increases, too unwanted Gassing effects od. Like. Lead would.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, die Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß eine Überladung der Batterien sicher vermieden wird und Batterien unabhängig von der Temperatur und anderen Einflüssen mit für Schnelladungen und Ladungserhaltungen günstigen Spannungen betrieben werden können, ohne daß hierdurch das Entladeverhalten beeinträchtigt wird. Außerdem soll die Vorrichtung mit einfachen konstruktiven Mitteln und mit der für die Mitführung in Fahrzeugen erforderlichen Sicherheit realisierbar sein.Of the The invention is therefore based on the technical problem of the device the genus initially described form so that an overload the batteries are safely avoided and batteries regardless of the temperature and other influences with for Fast charging and charge maintenance operated at low voltages can be without this the discharge behavior is impaired becomes. Furthermore the device should with simple constructive means and with the for the entrainment be required in vehicles required security.

Zur Lösung dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.to solution This problem is served by the characterizing features of the claim 1.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß einerseits die Schnelladung der Batterie mit der vollen Spannung der Spannungswandler und dem daraus resultierenden Ladestrom erfolgen kann, während andererseits in einer auf die dadurch erzielte Volladung folgenden Phase nur ein der Ladungserhaltung dienender kleiner Ladestrom fließt. Außerdem wird das die schnelle Ladung ermöglichende Schaltelement rechtzeitig wieder in eine Offenstellung geschaltet, damit es bei einem evtl. notwendig werdenden Gebrauch der Batterie deren Entladung nicht behindert.The Invention brings with it the advantage that on the one hand the rapid charge the battery with the full voltage of the voltage transformer and the resulting charging current, while on the other hand in a on the full charge thus obtained following phase only one of the charge retention Serving small charging current flows. Besides, that will be fast Charge enabling switching element timely switched back to an open position, so it at a possibly necessary use of the battery whose discharge is not with special needs.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung am Ausführungsbeispiel einer für Magnetschwebefahrzeuge bestimmten Vorrichtung näher erläutert.The The invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings at the embodiment one for Magnetic levitation vehicles specific device explained in more detail.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem bei Magnetschwebefahrzeugen üblichen Bordnetz dargestellt. Eine Mehrzahl von hier acht Lineargeneratoren 1 arbeitet in bekannter Weise mit einem längs des Fahrwegs verlegten Langstator zusammen und ist in diesem Fall mit in die Polflächen der Tragmagnete eingelegten Wicklungen versehen. An die Lineargeneratoren ist je ein Spannungswandler 2 in Form eines Hochsetzstellers angeschlossen, der die von den Lineargeneratoren 1 gelieferte Wechselspannung von z. B. 300 V in eine Gleichspannung von z. B. 484 V umwandelt. Die Spannungswandler 2 weisen neben Gleichrichtern 3 außerdem übliche Regler 4 auf, die dem Zweck dienen, an den Ausgängen der Spannungswandler 2 eine konstante Gleichspannung zu liefern. Jeder Spannungswandler 2 stellt gleichzeitig einen Energielieferanten für das Fahrzeug dar, in das er eingebaut ist.In the drawing, an embodiment of the invention is shown in conjunction with a usual in magnetic levitation vehicle electrical system. A majority of here eight linear generators 1 works in a known manner with a laid along the track Langstator together and is provided in this case with inserted into the pole faces of the supporting magnets windings. To the linear generators is ever a voltage converter 2 connected in the form of a boost converter, that of the linear generators 1 supplied AC voltage of z. B. 300 V in a DC voltage of z. B. 484 V converted. The voltage transformers 2 show next to rectifiers 3 also usual controls 4 on, which serve the purpose, at the outputs of the voltage transformers 2 to deliver a constant DC voltage. Every voltage transformer 2 represents at the same time an energy supplier for the vehicle in which it is installed.

Die hier acht Spannungswandler 2 sind elektrisch parallel an ein Bordnetz angeschlossen, das eine positive Leitung 5 und eine Masseleitung 6 besitzt. An die positive Leitung 5 ist außerdem der Pluspol einer Batterie 7 geschaltet, deren Minuspol an der Masseleitung 6 liegt. Parallel dazu liegt weiterhin eine Anzahl von Verbrauchern, die durch einen gemeinsamen Block 8 angedeutet sind.The eight voltage transformers here 2 are electrically connected in parallel to a vehicle electrical system, which is a positive line 5 and a ground line 6 has. To the positive management 5 is also the positive pole of a battery 7 switched, whose negative terminal on the ground line 6 lies. At the same time, there are still a number of consumers who share a common block 8th are indicated.

Aufgrund dieser Anordnung liefert entweder der Energielieferant in Form der Spannungswandler 2 oder, wenn diese nicht genügend Energie zur Verfügung stellen können, die voll geladene Batterie 7 die für das Bordnetz erforderliche Spannung. Sind nach einem Zyklus, während dessen die Batterie 7 zumindest teilweise entladen wurde, die Lineargeneratoren 1 wieder aktiv, dann liefern die Spannungswandler 2 die erforderliche Bordspannung unter gleichzeitiger Schnelladung der Batterie 7 (= erstes Mittel). Um zu vermeiden, daß die Batterie 7 im bereits voll aufgeladenen Zustand ständig an der vollen Ladespannung liegt, wird diese normalerweise nach Erreichen der Volladung auf eine vergleichsweise kleine, zur Ladungserhaltung in der Batterie 7 gerade ausreichende Spannung umgeschaltet (= zweites Mittel).Due to this arrangement provides either the energy supplier in the form of voltage transformers 2 or, if these can not provide enough energy, the fully charged battery 7 the voltage required for the electrical system. Are after a cycle during which the battery 7 at least partially discharged, the linear generators 1 active again, then deliver the voltage transformers 2 the required on-board voltage with simultaneous rapid charging of the battery 7 (= first means). To avoid the battery 7 In the already fully charged state is constantly at the full charging voltage, this is usually after reaching full charge on a comparatively small, to maintain charge in the battery 7 just enough voltage switched (= second means).

Vorrichtungen der beschriebenen Art sind allgemein bekannt ( DE 34 10 119 A1 , ZEVrail Glasers Annalen Transrapid, Oktober 2003, insbesondere Seiten 61 bis 63) und brauchen dem Fachmann daher nicht näher erläutert werden.Devices of the type described are generally known ( DE 34 10 119 A1 , ZEVrail Glasers Annalen Transrapid, October 2003, in particular pages 61 to 63) and therefore need not be explained in more detail to the person skilled in the art.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Vorrichtung zur Ladung/Entladung der Batterie 7 entsprechend der beigefügten Zeichnung auszubilden. Das erste Mittel zur Schnelladung enthält hier ein elektronisch steuerbares, z. B. als Schütz ausgebildetes Schaltelement 9, das z. B. in eine Leitung 10 geschaltet ist, die vom Pluspol der Batterie 7 zur positiven Leitung 5 des Netzes führt. Das zweite, der Ladungserhaltung dienende Mittel liegt parallel zu dem Schaltelement 9 und enthält einen ohmschen Widerstand 11.According to the invention, the device for charging / discharging the battery is proposed 7 form according to the attached drawing. The first means for quick charge contains an electronically controllable, z. B. trained as a contactor switching element 9 , the Z. B. in a line 10 is switched, the positive pole of the battery 7 to the positive direction 5 of the network leads. The second charge-maintaining means is parallel to the switching element 9 and contains an ohmic resistance 11 ,

Erfindungsgemäß wird die beschriebene Vorrichtung so betrieben, daß beim normalen Arbeiten des Bordnetzes, d. h. dann, wenn der Energielieferant 2 eine ausreichende Bordspannung zwischen den Leitungen 5 und 6 liefert, das Schaltelement 9 in einer Offenstellung ist, damit es elektrisch nicht leitend ist und daher der Widerstand 11 einen etwaigen Ladestrom durch die Batterie 7 auf einen vorgewählten kleinen Wert von z. B. 100 mA begrenzt und gleichzeitig die an die Batterie 7 liegende Ladespannung reduziert. Der Erhaltungsstrom wird außerdem so gering bemessen, daß er gerade eine Selbstentladung der Batterie 7 ausgleicht, deren Größe bekannt ist oder leicht festgestellt werden kann. Außerdem hat der in Serie mit der Batterie 7 liegende Widerstand 11 zur Folge, daß er bei einer Stromerhöhung automatisch die Spannung an der Batterie 7 reduziert und damit einen weiteren Schutz vor Überladung darstellt. Ist dagegen nach einem Zustand einer längeren Entladung der Batterie 7, d. h. z. B. einem Stillstand oder einer Langsamfahrt des Magnetschwebefahrzeugs, die Batterie 7 ganz oder teilweise entladen, dann wird das Schaltelement 9 eingeschaltet und in den einen elektrischen Strom leitenden Zustand versetzt. Liefern danach die Spannungswandler wieder genügend Energie, kann eine sofortige Schnelladung der Batterie 7 durch das Schaltelement 9 hindurch erfolgen, das elektrisch einen parallel zum Widerstand 11 liegenden Kurzschluß in der Leitung 10 darstellt.According to the invention, the device described is operated so that during normal operation of the electrical system, ie when the energy supplier 2 sufficient on-board voltage between the lines 5 and 6 supplies, the switching element 9 in an open position so that it is electrically non-conductive and therefore the resistor 11 any charging current through the battery 7 to a preselected small value of z. B. 100 mA limited and at the same time to the battery 7 lying charging voltage reduced. The trickle current is also made so small that it is currently self-discharging the battery 7 whose size is known or easily ascertained. Besides, it has in series with the battery 7 lying resistance 11 The consequence is that when the current is increased, it automatically switches the voltage on the battery 7 reduces and thus provides further protection against overload. Is against a state of prolonged discharge of the battery 7 , ie, for example, a stoppage or a slow speed of the magnetic levitation vehicle, the battery 7 fully or partially discharged, then the switching element 9 switched on and placed in the one electric current conducting state. After the voltage transformers supply enough energy again, an immediate quick charge of the battery is possible 7 through the switching element 9 through, electrically one parallel to the resistor 11 lying short circuit in the line 10 represents.

Damit das Schaltelement 9 nicht unter Last bzw. nur bei geringem Stromfluß geschaltet werden muß, erfolgt seine Umschaltung in den leitenden Zustand zweckmäßig während Phasen, während derer der Entladestrom der Batterie 7 vergleichsweise klein ist, während die Abschaltung des Schaltelements vorgenommen wird, wenn die Batterie 7 durch den Widerstand 11 nur von einem kleinen Ladungserhaltungsstrom durchflossen wird. Zur Realisierung dieser Funktionen sind erfindungsgemäß folgende Maßnahmen vorgesehen.So that the switching element 9 does not have to be switched under load or only at low current flow, its switching to the conductive state is appropriate during phases during which the discharge current of the battery 7 is comparatively small, while the shutdown of the switching element is made when the battery 7 through the resistance 11 only a small charge sustaining current flows through it. To implement these functions, the following measures are provided according to the invention.

Zunächst ist, wie in der Zeichnung dargestellt ist, eine Diode 12 in die Leitung 10 geschaltet, die in Entladerichtung der Batterie 7 leitend ist, d. h. deren Anode am Pluspol der Batterie 7 und deren Kathode an der Leitung 5 liegt. Diese Diode 12 bildet mit dem Schaltelement 9 und dem Widerstand 11 eine elektrische Parallelschaltung.First, as shown in the drawing, a diode 12 into the pipe 10 switched in the discharge direction of the battery 7 is conductive, ie their anode at the positive pole of the battery 7 and its cathode on the line 5 lies. This diode 12 forms with the switching element 9 and the resistance 11 an electrical parallel circuit.

Weiterhin ist am Ausgang des Spannungswandlers 2 eine zwischen die Leitungen 5 und 6 geschaltete Spannungsmeßeinrichtung 14 vorgesehen. Diese ist an eine Steuereinrichtung 15 angeschlossen, die einen mit einem Steueranschluß des Schaltelements 9 verbundenen Ausgang 16 hat. Die Steuereinrichtung 15 ist so eingerichtet, daß sie ein das Schaltelement 9 einschaltendes Steuersignal abgibt, sobald die Spannung zwischen den Leitungen 5 und 6 einen vorgegebenen kleinen Schwellwert erreicht, der im Ausführungsbeispiel z. B. bei 450 V liegt.Furthermore, at the output of the voltage converter 2 one between the lines 5 and 6 switched voltage measuring device 14 intended. This is to a control device 15 connected, the one with a control terminal of the switching element 9 connected output 16 Has. The control device 15 is set up to be the switching element 9 switching on control signal as soon as the voltage between the lines 5 and 6 reaches a predetermined small threshold, which in the embodiment z. B. is at 450 volts.

Schließlich ist in die Leitung 10 zwischen den Pluspol der Batterie 7 und die Parallelschaltung der Bauelemente 9, 11 und 12 eine Strommeßeinrichtung 17 geschaltet, die ebenfalls an die Steuereinrichtung 15 angeschlossen ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Steuereinrichtung 15 ein das Schaltelement 9 auschaltendes Steuersignal am Ausgang 16 abgibt, sobald der Strom in der Leitung 10 einen vorgewählten kleinen Schwellwert von z. B. 100 mA erreicht.Finally, in the line 10 between the positive pole of the battery 7 and the parallel connection of the components 9 . 11 and 12 a current measuring device 17 also connected to the control device 15 connected. The arrangement is such that the control device 15 one the switching element 9 switching off control signal at the output 16 releases as soon as the electricity in the line 10 a preselected small threshold of z. B. reaches 100 mA.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet demnach wie folgt:The inventive device works as follows:

Liefern die Spannungswandler 2 eine ausreichend hohe Spannung zwischen den Leitungen 5 und 6, dann ist das Schaltelement 9 im nicht leitenden Zustand, während die Diode 12 einen Stromfluß in Richtung der Batterie 7 sperrt. Es kann daher nur ein kleiner, vom Widerstand 11 bestimmter Ladungserhaltungsstrom durch die Batterie 7 fließen. Die übrige von den Spannungswandlern 2 gelieferte Energie wird den Verbrauchern 8 zugeführt.Deliver the voltage transformers 2 a sufficiently high voltage between the lines 5 and 6 , then the switching element 9 in the non-conductive state while the diode 12 a current flow in the direction of the battery 7 locks. It can therefore only a little, from the resistance 11 certain charge retention current through the battery 7 flow. The rest of the voltage transformers 2 Delivered energy is given to consumers 8th fed.

Sinkt die von den Spannungswandlern 2 gelieferte Spannung geringfügig unter die Batteriespannung von z. B. 484 V ab, dann wird nach Erreichen einer kleinen Schwellenspannung von z. B. 1,5 V die Diode 12 leitend mit der Folge, daß die Batterie 7 jetzt unter Umgehung des Widerstands 11 direkt über den Verbraucher 8 entladen werden kann. Steigt danach die Ausgangsspannung an den Spannungswandlern 2 erneut über die Batteriespannung an, ist wieder der oben beschriebene Normalzustand erreicht.Sinks from the voltage transformers 2 supplied voltage slightly below the battery voltage of z. B. 484 V, then after reaching a small threshold voltage of z. B. 1.5V the diode 12 conductive with the result that the battery 7 now bypassing the resistance 11 directly above the consumer 8th can be unloaded. Then increases the output voltage to the voltage transformers 2 again on the battery voltage, the normal state described above is reached again.

Für den Fall, daß die Spannungswandler 2 für eine längere Zeitlang keine ausreichende Energie liefern und dadurch die Batteriespannung unter einen vorgewählten Schwellwert von z. B. 450 V absinkt, dann hat dies über die Steuereinrichtung 15 ein Einschalten des Schaltelements 9 in seinen leitenden Zustand zur Folge. Da zu diesem Zeitpunkt der Entladestrom der Batterie 7 immer noch über die Diode 12 fließt, kann diese Schaltung des Schaltelements 9 praktisch im stromlosen Zustand und damit unter weitgehender Schonung des Schaltelements 9 erfolgen.In the event that the voltage transformers 2 do not provide sufficient energy for a longer period of time and thereby lower the battery voltage below a preselected threshold of e.g. B. 450 V drops, then this has the control device 15 a switching on of the switching element 9 in his conducting state result. Because at this time the discharge current of the battery 7 still over the diode 12 flows, this circuit of the switching element 9 practically in de-energized state and thus with substantial protection of the switching element 9 respectively.

Steigt zu einem späteren Zeitpunkt aufgrund des Betriebsverhaltens des Fahrzeugs die Spannung zwischen den Leitungen 5 und 6 über die Batteriespannung an, setzt eine Schnelladung der Batterie 7 ein, die wegen des rechtzeitig leitend gemachten Schaltelements 9 weder durch den Widerstand 11 noch durch die Diode 12 behindert wird. Gleichzeitig übernehmen die Spannungswandler 2 wieder die Versorgung des Verbrauchers 8 mit Energie.Increases the voltage between the lines at a later time due to the performance of the vehicle 5 and 6 on the battery voltage, sets a quick charge of the battery 7 one, because of the timely made conductive switching element 9 neither by the resistance 11 still through the diode 12 is hampered. At the same time, the voltage transformers take over 2 again the supply of the consumer 8th with energy.

Sobald die Batterie 7 einen Volladezustand erreicht hat und infolgedessen der Ladestrom durch sie und die Strommeßeinrichtung 17 unter einen vorgegebenen und aus den Kennlinien der verwendeten Batteriezellen bekannten Wert abgesunken ist, wird am Ausgang 16 der Steuereinrichtung 15 ein Steuersignal erzeugt, das das Schaltelement 9 in den nicht leitenden Zustand umschaltet. Ein etwaiger Ladungserhaltungsstrom kann jetzt nur über den Widerstand 11 zur Batterie 7 fließen, was die oben beschriebenen Begrenzungen zur Folge hat. Durch die Volladung ist im übrigen wieder der oben erläuterte Normalzustand erreicht. Vorteilhaft ist in dieser Phase, daß die Umschaltung des Schaltelements 9 in den nicht leitenden Zustand ebenfalls schonend erfolgt, da das Schaltelement 9 zu diesem Zeitpunkt praktisch stromlos ist bzw. nur noch von einem kleinen Ladungserhaltungsstrom durchflossen wird.Once the battery 7 has reached a Volladezustand and consequently the charging current through them and the current measuring device 17 has dropped below a predetermined and known from the characteristics of the battery cells used value is at the output 16 the control device 15 generates a control signal that the switching element 9 switched to the non-conductive state. Any charge retention current can now only through the resistor 11 to the battery 7 flow, which results in the limitations described above. Due to the full charge, the normal state explained above is again reached. It is advantageous in this phase, that the switching of the switching element 9 in the non-conductive state is also gentle, since the switching element 9 at this time is virtually de-energized or is only traversed by a small charge sustaining current.

Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Spannungswandler 2 bzw. deren Regler 4, wie in der beiliegenden Zeichnung schematisch angedeutet ist, mit einem gemeinsamen BUS-System 18 verbunden. Dadurch ist es möglich, die Regler 4 und damit die Spannung zwischen den Leitungen 5 und 6 veränderbar zu machen und insbesondere an verschiedene Betriebszustände anzupassen. Als solche Betriebszustände kommen z. B. der Batteriestrom und die Batterietemperatur, aber auch verschiedene Betriebsparameter des Fahrzeugs in Betracht. Als weiterer Betriebszustand kann die entnommene Ladungsmenge vorgesehen werden. Im Hinblick auf die Batterietemperatur ist es vorteilhaft, die Ladung der Batterie 7 jeweils so zu gestalten, daß keine übermäßige Gasung auftritt und/oder der Wasserverbrauch begrenzt wird. Abgesehen davon kann das BUS-System 18 in vorteilhafter Weise zur Synchronisation der Spannungswandler 2 mit Hilfe von Mikroprozessoren od. dgl. genutzt werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the voltage transformers 2 or their controller 4 , as indicated schematically in the accompanying drawing, with a common BUS system 18 connected. This makes it possible for the controllers 4 and thus the voltage between the lines 5 and 6 to make changeable and in particular to adapt to different operating conditions. As such operating conditions come z. As the battery current and the battery temperature, but also various operating parameters of the vehicle into consideration. As a further operating state, the amount of charge removed can be provided. With regard to the battery temperature, it is advantageous to charge the battery 7 each to be designed so that no excessive gassing occurs and / or water consumption is limited. Apart from that, the BUS system 18 in an advantageous manner for the synchronization of the voltage transformers 2 with the help of microprocessors od. Like. Are used.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Dies gilt insbesondere für die technische Realisierung der Meßeinrichtungen 14 und 17, die in der Zeichnung nur schematisch dargestellt sind. Tatsächlich können die zum Schalten des Schaltelements 9 vorgesehenen Spannungen und Ströme mit Hilfe der in den Spannungswandlern 2 vorhandenen Einrichtungen wie z. B. der Regler 4 überwacht und an die Steuereinrichtung 15 übermittelt werden. Weiter können anstelle der Lineargeneratoren 1 und Spannungswandler 2 natürlich auch andere Einrichtungen als Energielieferanten vorgesehen werden, wobei die beschriebene Vorrichtung in entsprechender Abwandlung auch beim Vorhandensein von nur einem oder mehr oder weniger als acht Energielieferanten brauchbar ist. Aus diesem Grund sind auch die angegebenen Werte für die Ströme und Spannungen und die zum Schalten des Schaltelements 9 verwendeten Schwellwerte nur als Beispiele aufzufassen. Weiter braucht das Schaltelement 9 nicht aus einem Schütz zu bestehen, und als Fahrzeuge kommen auch andere Fahrzeuge als Magnetschwebefahrzeuge mit wechselndem Energieangebot bzw. -verbrauch in Betracht. Abgesehen davon können den Spannungswandlern 2 alternativ oder zusätzlich zu den Lineargeneratoren auch andere Spannungserzeuger wie z. B. längs eines Fahrwegs vorgesehene Stromschienen od. dgl. zugeordnet sein. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.The invention is not limited to the described embodiment, which can be modified in many ways. This applies in particular to the technical realization of the measuring devices 14 and 17 , which are shown only schematically in the drawing. In fact, those for switching the switching element 9 provided voltages and currents using the in the voltage transformers 2 existing facilities such. B. the controller 4 monitored and sent to the controller 15 be transmitted. Next, instead of the linear generators 1 and voltage transformers 2 Of course, other facilities are provided as energy suppliers, the device described in a corresponding modification even in the presence of only one or more or less than eight energy suppliers is useful. For this reason, the specified values for the currents and voltages and for switching the switching element are also 9 used thresholds as examples only. Next, the switching element needs 9 not to consist of a contactor, and as vehicles are also other vehicles than magnetic levitation vehicles with changing energy supply or consumption into consideration. Apart from that, the voltage transformers can 2 alternatively or in addition to the linear generators also dere voltage generator such. B. along a track provided busbars od. Like. Be assigned. Finally, it should be understood that the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.

Claims

Device for charging / discharging a vehicle battery ( 7 ), which is connected to a vehicle electrical system, the at least one consumer ( 8th ) with changing energy consumption and at least one energy supplier ( 2 ) with alternating energy supply, wherein a first means for rapid charging of the battery ( 7 ) after a discharge process and a second means for maintaining the state of charge of the battery ( 7 ) are provided after a full charge, characterized in that the first means an automatically controllable switching element ( 9 ) which can be switched on before a rapid charge and can be switched off after a full charge, and in that the second means has a resistor limiting the charging current ( 11 ), which is ineffective before the quick charge and after a full charge made effective.

Device according to Claim 1, characterized in that the first means ( 9 ) and the second ( 11 ) one between the energy suppliers ( 2 ) and the battery ( 7 ) connected in parallel circuit.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the first means ( 9 ) is switched on by a switching signal which, when the output voltage of the energy supplier drops ( 2 ) is generated below a preselected threshold.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the first means ( 9 ) is turned off by a switching signal, which is generated when a drop in the charging current after a full charge to a preselected threshold.

Device according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the first means ( 9 ) and the second ( 11 ) in the discharge direction of the battery ( 7 ) conductive diode ( 12 ) is connected in parallel.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the vehicle is a magnetic levitation vehicle with an intended for its drive long-starter linear motor and at least one specific to its power supply, cooperating with the linear motor linear generator ( 1 ) and the energy supplier ( 2 ) one to the linear generator ( 1 ) connected voltage transformers ( 2 ) contains.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the energy supplier ( 2 ) by a plurality of linear generators ( 1 ) and with these connected voltage transformers ( 2 ) is formed.

Device according to Claim 7, characterized in that the voltage transformers ( 2 ) via a BUS system ( 18 ) and the output voltages of the voltage transformers ( 2 ) via the BUS system ( 18 ) is changeable.

Device according to Claim 8, characterized in that the output voltages of the voltage transformers ( 2 ) are controllable in dependence on preselected operating states.

Device according to claim 9, characterized in that, as operating states, the battery current, the battery temperature, the state of charge of the battery ( 7 ) and / or operating parameters of the vehicle are provided.