DE1952042C3 - Verfahren zum selbsttätigen Laden einer Akkumulatorenbatterie in zwei Stufen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum selbsttätigen Laden einer Akkumulatorenbatterie in zwei Stufen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Description
geladen wird, und einer zweiten Stufe, in der io zuläßt, wenn bei Rückkehr der Netzspannung
schwach oder nicht geladen wird, von einer der vorhandene Temperaturdifferenzwert gleich
Steuerschaltung umgeschaltet wird, dadurch oder größer als der vorgegebene Sollwert ist.
gekennzeichnet, daß von der zweiten zur
ersten Ladestufe bei einem anderen Differenzwert
umgeschaltet wird als von der ersten zur zweiten »5
Ladestufe und daß nach einer vorbestimmten
Ladedauer von der ersten zur zweiten Ladestufe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
zurückgeschaltet und die zweite Ladestufe bei- selbsttätigen Laden einer Akkumulatorenbatterie in
behalten wird. zwei Stufen, bei dem ein Ladegerät in Abhängigkeit
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfall- ao von einem vorgegebenen Wert der Differenz zwirens
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, sehen der Umgebungstemperatur und der Batteriedaß
eine Steuerschaltung (DAC) vorgesehen ist, temperatur zwischen einer ersten Ladestufe, in der
welche einerseits mit einem Verzögerungskreis stark geladen wird, und einer zweiten Stufe, in der
(Te) und andererseits mit zwei Temperaturson- schwach oder nicht geladen wird, von einer Steuerden
(S1, S2) verbunden ist, von welchen mit einer as schaltung umgeschaltet wird. Ferner ist die Erfindung
(S.,) die Temperatur der zu ladenden Akkumula- auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des
torenbatterie (B) abtastbar ist. Verfahrens gerichtet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Es sind bereits Vorrichtungen zum selbsttätigen
kennzeichnet, daß mit dei anderen Temperatur- zweistufigen Laden einer Akkumulatorenbatterie besonde
(S1) die Temperatur eines Stückes 30 kannt, bei welcher der Übergang von Starkladung
Masse (M) abtastbar ist, dessen thermische Trag- auf Langsamladung in Abhängigkeit der Batterieheit
im wesentlichen der der Akkumulatoren- temperatur durchgeführt wird. Zu diesem Zweck
batterie (S) entspricht. sind in der Regel Thermostaten vorgesehen, von
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- welchen aus eine Steuerung der Ladevorrichtung vorkennzeichnet,
daß das Stück Masse thermisch 35 genommen wird. Es zeigt sich jedoch, daß die Battemit
einem Widerstand (Sh) verbunden ist, wel- rietemperatur als Kriterium zum Umschalten von
eher zw;schen der Akkumulatorenbatterie (B)' Stark- auf Langsamladebetrieb und umgekehrt nur
und einem Verbraucher angeordnet ist. beschränkt geeignet ist, weil die Batterietemperatur
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 zum Teil auch von der Umgebungstemperatur abbis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden 40 hängt.
Temperatursonden (S1, S2) Transistoren (T101, Es ist auch bereits eine Ladevorrichtung zum zwei-
T102) sind, deren Widerstand im Emitter-Basis- stufigen Laden einer Akkumulatorenbatterie bekannt
Übergang eine Funktion der Temperatur ist. (deutsche Patentschrift 868 466), bei welcher die
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- Umschaltung von Starkladung auf Langsamladung
kennzeichnet, daß die beiden Transistoren, η am- 45 und zurück in Abhängigkeit der Differenz' zwischen
lieh der erste und der zweite, (T101, T10.,) und ein der Umgebungstemperatur und der Betriebstemperadritter
Transistor (T103) emitterseitig mit einer tür durchgeführt wird. Es zeigt sich jedoch, daß bei
Spannungsquelle (A) und kollektorseitig mit drei Verwendung einer derartigen Ladevorrichtung eine
verschiedenen Kreisen verbunden sind, während häufige Umschaltung von Starkladung auf Langsamdie
Basen des ersten und zweiten Transistors 50 ladung und zurück auf Starkladung stattfindet. Dies
(T101, T102) mit dem Ausgangskreis des ersten kann unter Umständen dazu führen, daß instabile
Transistors (T101) und die Basis des dritten Tran- Zustände auftreten, in welchen eine kontinuierliche
sistors (T108) mit dem Ausgangskreis des zweiten Umschaltung von Starkladung auf Langsamladung
Transistors (T102) verbunden sind. vorgenommen wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 55 Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ladevorkennzeichnet,
daß im Ausgangskreis des dritten richtung besteht darin, daß in manchen Fällen, beiTransistors
(T103) die Wicklung eines Steuerrelais spielsweise bei einem starken Ansteigen der Um-(Rt)
angeordnet ist, während in den Ausgangs- gebungstemperatur, der vorgegebene Temperaturkreisen
des ersten und zweiten Transistors (T101, differenzwert erst zu einem relativ spaten Zeitpunkt
T102) Widerstände (K101, Λ102, A103) vorgesehen 60 erreicht wird, so daß eine zu starke Ladung der
sind, von welchen ein im Ausgangskreis des Akkumulatorenbatterie stattfindet, das wiederum zu
ersten Transistors (T101) liegender Widerstand einer Schädigung derselben führt.
(R,na) durch einen Ruhekontakt (r2) des Steuer- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum
relais (.Rt) überbrückt ist. selbsttätigen zweistufigen Laden einer Akkumulato-
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 65 renbatterie zu schaffen, bei welchem auf einfache
kennzeichnet, daß der Ausgangskreis des dritten Weise sowohl ein häufiges Umschalten zwischen den
Transistors (T103) über, einen Widerstand (R10,,) beiden Ladestufen als auch ein Überladen der Battemit
der Basis eines vierten Transistors (T104) ver- rie vermieden wird.
3 4
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch Fig. 2. ein Schaltbild einer Vorrichtung gemäß
relöst, daß von der zweiten zur ersten Ladestufe bei einer Ausfühningsform der Erfindung, die tür
■inem anderen Differenzwert umgeschaltet wird als Hilfsbatterie anwendbar ist,
,•on der ersten zur zweiten Ladestufe und daß nach Fig. 3 ein Schaltbild gemäß einer a°°ere" ~" "
:iru-r vorbestimmten Ladedauer von der ersten zur 5 führungsform, in der die wärmeempnndUcnen urg<u
:w-:iten Ladestufe zurückgeschaltet und die zweite Transistoren sind,
L.uestufe beibehalten wird. Fig. 4 eine Variante zu Fig. 3.
H ine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer F i g. 5 ein Schaltbild, welches die Anw?nQ""°
V .. -richt'jog zur Durchführung dieses Verfahrens Vorrichtung mit einer Aufwarmung der υ™δ^" B
/,i.hnet sich dadurch aus, daß eine Steuerschaltung io sonde bei dem Wiederaufladen einer
■ o- besehen ist, welche einerseits mit einem Verzöge- einem Hilfsversorgungsblock zeigt, und
r-.'ökreis und andererseits mit zwei Temperaturson- Fig. 6 ein Schaltbild einer Ρ™
,.ν. "verbunden ist, von welchen mit einer die Tem- rungsform einer Vorrichtung gemali der
:*· atur der zu ladenden Akkumulatorenbatterie die zur Steuerung eines Ladegerätes mn
■istbar ist 15 Strom verwendet wird. .
* "lim durch Temperaturschwankungen der Um- Fig. 1 zeigt ein Prinzipschall:WW «ner
P,rlUngstempeiatur bedingte Fehler soweit wie mög- stromversorgung bei Netzausfall gedach en
j·:, zu eliminieren, erweist es sich als zweckmäßig, tung zur Durchführung des «findung^
.■" „n mit der anderen Temperatursonde die Tempe- Verfahrens. Die Vorrichtung u™J temperatur
,· t:ir eines Massestückes abtastbar ist, dessen ther- 20 TemperatursondeS1, die der Ul^DU"f" Jn^ s
»■•sehe Trägheit im wesentlichen der der Akkumula- ausgesetzt ist, und eine zweite Temperatursonae ^
; ,^batterie entspricht. die die Temperatur der Batterie pasten ^nn^ie
üa eine starke Entladung einer Akkumulatoren- umfaßt weiter elektronische ^»^^J^*
hauerie ebenfalls eine Erwärmung derselben zur und Steuerschaltungen DAC ™Jen gemefs*nen
Folge hat, erweist es sich im Hinblick auf eine ,5 von dem durch die ther^ischf".~" 6^5 Lade-S,
Jerung der Ladevorrichtung als zweckmäßig, Temperaturunterschied d^Um^haHungd
wenn das Massestück mit einem Widerstand verbun- g<-rn«es Ch entweder auf seine „ ^ e Langsamdcn
»st, welcher zwischen der Akkumulatorenbatterie ladungsbetnebes oder auf seme Stute emb
und einem Verbraucher angeordnet ist. ladungsbetnebes siche stellenand sch heu ^
Eine relativ einfache Bauweise der Ladevorrich- 30 faßt sie eine^™8e™ngsk«is ^e, we
tung ergibt sich dadurch, daß die beiden Temperatur- cha tun D^^m^^ ^ ^^
d Transistoren sind deren Widerstand im lig-eit einer ^™°B" * f
tung ergibt sich dadurch, daß die beiden Temperatur ^^^^ ^
standen Transistoren sind, deren Widerstand im lig-eit einer ^™°B" * zu iaufeiv
Emitter-Basis-Übergang eine Funktion der Tempe- de, Netzes^ach e-r^runyn ^ ^
ld
Umzu erreichen, daß die Umschaltung von Stark- 35 Langsamladung (Unterhaltungsladung) zu veran-
ladung auf Langsamladung und von Langsamladung las«"· - f . Ladegerätes können sein ent-
auf Starkladung bei verschiedenen Temperaturdiffe- Die zwei Stuferι des Vf aege.r k tanter Spannung
renzwerten vorgenommen wird erweist es sich als "fj^^^lT^L· Stromstärke
zweckmäßig, wenn die beiden Transistoren, namhch oder zwei Ladungsstmen abnehmender Strom-
der erste und der zweite, und ein dritter Transistor 4° oder zwei Ladun8»™Ien '°ei tfe bei konstanter
emitterseitig mit einer Spannungsquelle und kollek- starke oder — »J ^konstanter Strom-
torseitig mit drei verschiedenen Kre.sen verbunden Spannung wekhem «ne M ^ ßeschaf_
sind, während die B^sen des ersten und zweiten state folgt. MJeS«^ gemäß den Erfordernissen
Transistors mit dem Ausgangskreis des ersten Tran- fenhei des Lädegerätes gemaj äßen
sistors und die Basis des dritten Trans.stors mit dem 45 f™ahl^d™'Jj^ darin, die Steuerung des
ki d it Transistors verbunden Vornchtung ^l^^ d Bttrie
sistors und die Basis des dritten Trans.sto f^Jj^ darin, die Steuerung des
Ausgangskreis des zweiten Transistors verbunden Vornchtung ^l^^-^ der Batterie
''"Bei einer derartigen Anordnung kann dann eine sicherzustdlen Schaltbild einer ersten
Steuerung der Schaltvorrichtung derart durchgeführt Fig. 2,zeigt ein eic ungbgemäßen Vornchwerderi,
daß im Ausgangskreis des kitten Transistors 50 Aurfuhnmpfo m J„ ertnd» ^g. Tem son.
die Wicklung eines Steuerrelais angeordnet ist, wah- tung.^Di V omen ^ mes&mgt von denen
rend in den Ausgangskreisen des ersten und zweiten den S und S w u P^ widerstandsdraht mit
Transistors Widerstände vorgesehen sind «ro we\- jede tah «J^eraturkoeffizienten gebildet .st Die
chen ein im Ausgangskreis des ersten Transistors positiven ie ρ Umgebungstemperatur und is^vorliegender
Widerstand durch einen Ruhekontakt des 55 -0"dei>™^a an e>em (nicht gezeigten) Stuck
Steuerrelais überbrückt ist. SSse KiRt welche eine thermische Trägheit ver-
Eine weitere Möglichkeit der Steuerung der Schal- Masse_ befestigt w ^ Die ^4. ^
vorrichtung ergibt sich dadurch, daß der Ausgangs- ^hJ" «er der g ^ ^ fa
kreis des dritten Transistors über einen Widerstand miß J Twnperam angeOrdnet, beispiels-
mit der Basis eines vierten Trans.stors verbunden ist oo ^"^^„,u^g, welche zwei im Zentrum
und daß der mit Widerständen versehene Ausgangs- weis^ u°er eine Elemente verbindet. Die zwev
' kreis des ersten Transistors über einen Widerstand der Battene geleg ichwerti und stehe„ wie
und eine Diode mit dem Ausgangskre.s des dritten Sonden «nd^^ ^ Massen der gleichen
^tlSSrSdt» Agenden an Hand der e5 GrtJ-ojJ^ ^n der ümgebungs- und
Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt D^t^™e cratur wird, auf einen Widerstands-
Fig. 1 ein Priozipschaltbild einer Vornchtung ^^Zrir^n, gemessen und verstärkt
gemäß der Erfindung,
5 J 6
durch eine bekannte elektronische Differenzverstär- und auf Grund dessen nimmt die Polarisation des
ker-Schaltung, die eine Ausgangsstufe steuert, weiche Transistors T2 ab. Der Kollektorstrom des Transiauf
die Regelung des Ladegerätes einwirken oder ein stors 72 nimmt in gleicher Weise ab und die Span-Relais
erregen kann, das auf das Ladegerät einwirkt. nung a"n den Klemmen des Widerstandes R neigt
Eine Verzögerungseinrichtung bestimmt nach Ablaut 5 dazu, zu fallen, wobei sie eine Verstärkung der PoIaeiner
Zeit r, die bei Wiedereinsetzen des Wechsel- risation und des Kollektorstromes des Transistors 7
Stromnetzes nach einer Störung zu zählen beginnt, veranlaßt. Wenn der Kollektorstrom des Transidie
Funktion der Ausgangsstufe in der Weise, daß stors T2 abnimmt, steigt die Polarisation und in gleidiese
zwanglaufig das Ladegerät auf seine Stufe einer eher Weise der Kollektorstrom des Transistors 7 an
Langsamladung einstellt. 10 Der Transistor 74, der durch die von den Wider-
Genauer dargestellt umfaßt die elektronische Dif- ständen /?g und R gebildete Teilerbrücke polarisiert
ferenzverstarker-Schaliung zwei Transistoren T1 und ist, beginnt zu leiten, wenn der Kollektorstrom des
T1 vom Typ npn, deren Emitter miteinander und Transistors 7, ausreichend hoch wird Wenn dei
über den Widerstand Rn mit der negativen Versor- Transistor Tt zu leiten beginnt, fließt ein Strom durch
gungsleitung verbunden sind. Die Versorgung ist 15 den Widerstand A1., und die Polarisation des Tran-
durch das Ladegerat über einen Widerstand K17 und sistors 7, wächst erneut an. Durch eine kumulative
eine Zencrdiode Z, die die Versorgungsspannung sta- Wirkung wird der Transistor 7 frei leitend Der
bilisicrt, sichergestellt. Die Basen der Transistoren T1 Transistor 7,, der in gleicher Weise durch den Tei
und 7. sind mittels Spannungsteilern polarisiert, die ler /?„, R polarisiert ist, arbeitet völlig elcich/citie
durch die Widersrande Ä,,/»,, A1 und J1 bzw. durch ao mit dem Transistor 7. und wird in eldcher Weise
ehe Widerstände Rv R2 und S, gebildet sind. Die leitend. Dieser Transistor kann dann auf di e ·■
Kollektoren der Transistoren sind mit der positiven lungsvorrichtung des Ladegerätes CA in der Weise
Versorgungsleitung durch die Widerstände Rs bzw. einwirken, daß er den Starkladcberricb einstellt \1
R, verbunden. Der Kollektor des Transistors 7, ist Variante kann der Transistor 7, direkt oder i di ·'■kl
andererseits mit der Basis eines Transistors 7:t des a5 die Erregung eines das Ladegc?äl «euemde, IL·Ϊ
Typs npn über einen Widerstand R7 verbunden. Der steuern. Das Starkhden neiot n\i;r 1 a
Emitter des Transistors 7S ist mit d'er negativen und Batterie zu erwä^mtn Dirtä~ der^i^
der posit^en Versorgungsleitung über die Wider- hat den Anstieg des Widerstandet der£»,!, ν ,
stände R bzw. R» verbunden, während der Kollek- Folge und reduzier, den KoSors^d s I „,
tor des Transistors mit der Basis eines Transistors Tt 30 stors 7S und infolgedessen die PolS"on der "I
des Typs pnp über einen Widerstand R1. verbunden sistoren 7 und 7
<lnrrh ,;„„ u T
ist, wobei die Basis des Transistors T4 andererseits an m dem. ν "er Ä J "J^1charusmus wn
die positive Leitung über einen Widerstand A11 an- einem gegeben η SÄ w^ Γ^" '
geschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 74 ist unterschied de m^tn WoTa J^T
mit der Basis des Transistors 7, über den Wider- 35 reicht, sperrt der Tn S,nr ?"' *e\ Rcgclun,
stand R12 verbunden, während der Emitter des Tran- stellung ' de lui mhduniC h 7 Ί
sistors T4 mit der Basis eines Ausgangstransistors 7. gerätcs Fs ist 1 8 H kS,, . '
des Typs pnp verbunden ist, dessen Emitter an die des zur ίΧ Α^^ϊΐ'
positive Leitung und Kollektor an die Steuermittel den Zustandes für eine " *
des Ladegerätes CIt angeschlossen ist. 4o sehen der Batterie und
Die Verzögerungseinrichtung umfaßt einen Tran- !icher einstellt ah die υ
sistor 7U des Typs pnp, dessen Emitter und Kollektor Zustandes zum leitend™ 7»«™a t
mit der positiven Leitung b.w. der Basis des Tran- oben erwähnten Schalung dSwWte
I-lil\l !!■
staniU><! h '
sistors T. verbunden sind. Die Basis des Transi- Der Kondensator C verhinrfort A η α- τ
stors 7; ist einerseits mit der negativen Leitung durch 45 ren 74 und T ur/ei if iπ de ' S ί d*Tra"*
den Widerstand A14 und andererseits mit dem Ko!- Zustand ändern i dem e<i SriheitS2onc '
lektor eines Transistors T7 des Typs pnp verbunden. schließt, welche ,lurch die «ί, < Γ?"5'"
dessen Emitter mit der positiven Leitung verbunden tragen werden könnin nt ^dm]eit™&™
is. und dessen Basis durch eine von den Widerstän- oben cnvähmen minLin ^f™ -^? ?
den Widerstand A14 und andererseits mit dem Ko!- Zustand ändern i dem e<i SriheitS2onc '
lektor eines Transistors T7 des Typs pnp verbunden. schließt, welche ,lurch die «ί, < Γ?"5'"
dessen Emitter mit der positiven Leitung verbunden tragen werden könnin nt ^dm]eit™&™
is. und dessen Basis durch eine von den Widerstän- oben cnvähmen minLin ^f™ -^? ?
den W15 und R111 gebildete Teilerbrücke polarisiert 5o schied, die dÜäh Γ Wahl dl maXlmalCn l
ist, von denen der Widerstand RlH an die positive geregelt ist. beträm einige Grade t
Leitung angeschlossen ist. Die Teilerbrücke wird ent- allzu häufige übcrcäno ein" Lad
weder durch die Akkumulator-Knopfzelle Bn, oder anderen zu vermeider i It a
durch die Akkumulator-Knopfzelle Bo., entsprechend heil der Ba.tene SS? a
ist, von denen der Widerstand RlH an die positive geregelt ist. beträm einige Grade t
Leitung angeschlossen ist. Die Teilerbrücke wird ent- allzu häufige übcrcäno ein" Lad
weder durch die Akkumulator-Knopfzelle Bn, oder anderen zu vermeider i It a
durch die Akkumulator-Knopfzelle Bo., entsprechend heil der Ba.tene SS? a
der Stellung der Kontakte /, und /.," versorgt, die „ Der Cbem-.m.'w,™ c 1 η ,
durch ein vom Netz versorc.es Ratschenrelais R / ladunoSb[.,rid n, ^m Sch.neiladVnßs-™m Lanf^im gesteuert sind. Die KnopfceHe. welche die Teiler- samten D , er um?.fchrt »t während der gc brücke Ä„,ÄIH nicht versorgt, wird durch das Ladt- durch du· Verfs7 Zei vc.™8ening möglich dii gerät über5den Widersland «,„ geladen. wie folgl arb^he, "1^''"" tU"g beStimmt 'S'· llu
durch ein vom Netz versorc.es Ratschenrelais R / ladunoSb[.,rid n, ^m Sch.neiladVnßs-™m Lanf^im gesteuert sind. Die KnopfceHe. welche die Teiler- samten D , er um?.fchrt »t während der gc brücke Ä„,ÄIH nicht versorgt, wird durch das Ladt- durch du· Verfs7 Zei vc.™8ening möglich dii gerät über5den Widersland «,„ geladen. wie folgl arb^he, "1^''"" tU"g beStimmt 'S'· llu
Die Funktion der Vorrichtung gemäß der Erfin- 60 Wenn die Koni· li / ·
dung wird nachfolgend erklärt, es ist dabei \oraus- Stellunc befind'ή 1 ' * Slch In der Sc/C1^ter
«cet/t. daß die Temperatur der Batterie beisp.els- Πο isltehden ^"usgesctzt die Knopf/elU
ueise nach einem Starkentladungsbetrieb während d«n TrS T T 1^ " ^ Κηορωΐς' ""
Liner Störung des Netzes abnimmt. Die erfindungs- risalionsstrom Η,'ν τ ·"" "d 1St Und dcn P°la
gemäße Vorrichtung Ivii.tiut dann den Schwach- 65 Versorcune uhr ran^}°ra Γβ· welcher durch du
Uulunpsbeirielv ' ableitet D ,Τ Wlderstand«M geliefert ist
374?
7 8
brücke A16, A18 befindet, und er hat folglich keinerlei Fi g. 3 zeigt einen Schaltplan gemäß einer weite-
Einfluß auf die Polarisation des Ausgangstransi- ren Ausführungsform der Erfindung, welche sich
stors T5, der auf das Ladegerät einwirkt. wesentlich von dem in Fig. 2 dadurch unterscheidet,
Am Ende der Entladung der Knopfzelle Bo1 sperrt daß die wärmeempfindlichen Organe Transistoren
der Transistor T7. Der Transistor T0 ist über den S sind.
Widerstand Ru polarisiert und wird leitend. Der Bekanntlich nimmt, wenn der Emitter-Basis-Über-
Polarisationsstiom des Transistors T5 wird dann gang eines Transistors von einem konstanten Strom
durch den Transistor T6 abgeleitet, und der Transi- durchflossen ist, die Spannung an den Klemmen,
stör T5 sperrt, welcher Temperaturunterschied auch innerhalb der hier betrachteten Anwendungsgrenzen,
durch die Sonden gemessen wird, wodurch er auto- io linear ab, wenn die Temperatur steigt. Beispielsweise
matisch die Einstellung des Langsamladebetriebes nimmt sie für einen bestimmten Transistortyp von
veranlaßt. Während die Knopfzelle Bo1 sich entlädt, 720 mV bei — 20° C auf 575 mV bei + 60° C ab.
wird die Knopfzelle Bo2 über den Widerstand A10 Die Transistoren haben neben der Funktion der
geladen. Messung der Temperaturunterschiede in gleicher
Bei der nächsten Netzstörung und der nachfolgen- 15 Weise die Funktion einer Verstärkung.
den Wiedereinstellung des Netzes kehrt das Rat- In Fig. 3 ist bei A eine bekannte Einrichtung zur schenrelais R3. die Stellung der Kontakte I1 und It in Gleichrichtung und Stabilisierung eines Stromes aus der Weise um, daß die Knopfzelle Bo2 die Teiler- einem Wechselstromnetz gezeigt, die eine Gleichbrücke R15, Rm versorgen kann, während die Knopf- spannung zu den Versorgungsleitungen L1 und L2 zelle Bo1 wieder geladen wird. 20 (— und + beispielsweise) liefert. Die Einrichtung Selbstverständlich muß die Kapazität der Knopf- umfaßt hier drei Transistoren des Typs npn, T101, zellen Bo1 und Bo2 derart sein, daß sie eine aus- T102 und T103.
den Wiedereinstellung des Netzes kehrt das Rat- In Fig. 3 ist bei A eine bekannte Einrichtung zur schenrelais R3. die Stellung der Kontakte I1 und It in Gleichrichtung und Stabilisierung eines Stromes aus der Weise um, daß die Knopfzelle Bo2 die Teiler- einem Wechselstromnetz gezeigt, die eine Gleichbrücke R15, Rm versorgen kann, während die Knopf- spannung zu den Versorgungsleitungen L1 und L2 zelle Bo1 wieder geladen wird. 20 (— und + beispielsweise) liefert. Die Einrichtung Selbstverständlich muß die Kapazität der Knopf- umfaßt hier drei Transistoren des Typs npn, T101, zellen Bo1 und Bo2 derart sein, daß sie eine aus- T102 und T103.
reichende Zeitverzögerung für das vollständige Der Transistor T101 ist als Diode durch Zusam-
Wiederaufladen der Batterie B zuläßt. menschließen des Kollektors und der Basis und in
In dem Fall, wenn die Batterie B keine merkliche as Serie mit zwei Widerständen Rlm und A102 geschal-
Erwärmung erfährt (Störung von kurzer Dauer bei- tel. Er bildet die Sonde S1 und befindet sich aus
spielsweise), wird der Starkladungsbetrieb natürlich diesem Grunde in direktem Kontakt mit einer ther-
unmittelbar eingestellt. mischen Masse äquivalent der der Batterie.
Zusammenfassend gesagt stellt die in Fig. 2 ge- Der Transistor T102 befindet sich in einem engen
zeigte Vorrichtung die auf ein Wiedereinsetzen des 30 thermischen Kontakt mit der Batterie und dient als
Netzes nach einer Stromstörung, während der die Sonde S2 an der Batterie, wobei seine Basis mit dem
Batterie sich entladen hat, folgende Betricbsfolge gemeinsamen Kollektor-Basis-Punkt des Transistors
sicher: T101 verbunden ist. In seinem Kollektorkreis ist ein
1. die Batterie weist eine Temperatur im Bereich Widerstand/? ,eingeschaltet.
der Umgebungstemperatur auf. 35 Da die Basis des Trans.stors T103 mit dem gemein-
b B v samen Punkt des Widerstandes A103 und des Kollek-
1-1. der Starkladungsbetrieb wird unmittelbar tors des Transistors T102 verbunden ist, befindet sich
eingestellt; der Transistor T103 in Abhängigkeit von dem Tran-
1-2. das Starkladen wird unterbrochen, wenn sistor T]or In seinen Kollektorkreis ist die Spule
die Batterietemperatur beispielsweise um 40 eines elektromagnetischen Relais i?t zur Steuerung
12°C über die Umgebungstemperatur einer Starkladung geschaltet. Das Relais umfaßt
steigt, wobei dieser maximale Differenz- einen Kontakt r.2, der gerade den Widerstand R100
wert mittels des Potentiometers P1 genau überbrückt, und einen anderen Kontakt r,, der genau
einstellbar ist; gesagt den Ladekreis der Batterie steuert. Die Kon-
1-3. es wird wieder auf den Starkladungsbetrieb « ^ »nd "J ^L^^Tf geZeigt· (De
beispieUwdse 6° C über de, Umgeb^g,- ^T βΧΑο1Τ wo dT3
temperatur liegen kann, zurückgekehrt ist; T»mnprat„r τ „m ι a > ■ WU1UC" UIIU
temperatur liegen kann, zurückgekehrt ist; T»mnprat„r τ „m ι a > ■ WU1UC" UIIU
Verzogerungsdauer, Strom im wesentUchen Jn g]ejcher Wej zwische
1-4. am Ende der Verzögerung folgt zwang- 55 den Emitter-Basis-Übergängen der Transistoren T
läufig ein Übergang auf den Langsam- uncj 7-^2 3Uf1 uncj der Transistor T102 leitet nur einen
ladungsbetrieb. geringen Anteil des fließenden Stromes in den Wider-
2 Die Batterie ist wann, beispielsweise auf Grund stand /?,„,. Der Transistor T103 ist leitend und das
eines Starkladungsbetriebes. Relais R1 ist erregt.
... . , .60 Wenn die Temperatur des Transistor«: T nn
2-1. Der Langsamladungsbetneb wird em- std nimmt seine Emitter-Basisispannung ^
gestellt. Be, d.esem Betneb kühlt sich die Angenommen die Temperatur Id folglich der
Battene ao, Schwellwert des Transistors F101 sind unverändert,
2-2. es wird auf den Starkladungsbetrieb über- dann steigt der Basisstrom des Transistors T ., an
gegangen, wenn die Batterietemperatur ge- 65 und der durch den Transistor T10 abgeleitete Strom
nügend gefallen ist. Der folgende Ablauf nimmt ab. Wenn der Temperaturunterschied zwi-
ist gleich dem unter den Punkten 1-2. bis sehen den Transistoren Γ1η| und T beispielsweise
1-4. beschriebenen. 12° C erreicht, dann neigt der Transistor T1n., dazu.
itor
mehr zu liefern, und in diesem Moment fließt praktisch der gesamte, durch den Widerstand A108 gelieferte
Strom über ihn. Der Transistor T103 sperrt
und das Relais Rt schaltet aus.
Als Folge davon wird die Batterie im Langsamladungsbetrieb
geladen; das ist der Unterhalts-Betrieb, wobei die Netzspannung anwesend ist. Die
Vorrichtung ist beispielsweise so eingestellt, daß das Relais sich für einen Unterschied 2VTA niedriger
als 6° C einschaltet und für einen Unterschied Tu-T.\
größer als 12° C ausschaltet.
Überdies umfaßt das Relais Ru um eine freie
Funktion des Relais Rt sicherzustellen und den gewünschten
Temperaturunterschied zwischen seinem Ausschalten und Wiedereinschalten zu erhalten, den
Hilfskontakt r2, welcher den Polarisationsstrom dei
Transistoren T101 und 7102 modifiziert:
— wenn das Relais eingeschaltet ist (der Kontakt r„ offen ist), nimmt der Polarisationsstrom auf
Grund der Einschaltung des Widerstandes R 10O
ab; es ist erforderlich, daß die Temperatur des Transistors frei ansteigt, um das Ausschalten
des Relais sicherzustellen·
- wenn das Relais ausgeschaltet ist, steigt der Polarisationsstrom an; es ist erforderlich daß
die Temperatur des Transistors T102 frei absinkt,
damit das Relais von neuem erregt wird. ·
Es ist selbstverständlich möglich, bei der Temperaturüberwachungsvorrichtung,
die gerade beschrieben worden ist, ein solches Verzögerungsorgan hinzuzufügen, wie es vorstehend beschrieben ist.
F i g. 4 zeigt den Schaltplan einer Vorrichtung, in der das elektromagnetische Relais R1 durch eine
Steuertransistor-T104-Schaltung ersetzt ist, welche
sich gut als ein Verzögerungsorgan und für die direkte Steuerung eines Ladegerätes mit zwei Stufen
konstanter Spannung eignet.
Hier befindet sich der Transistor T103 in Reihe
mit den Widerständen A104 und K105, und eine Ableitung,
welche einen Widerstand A106 und eine
DiodeOo umfaßt, ist zwischen den gemeinsamen
Punkt der Widerstände A101 und R10., und den gemeinsamen
Punkt des Widerstandes R104 und des
Kollektors des Transistors T10, geschaltet. Der Transistor
Tm des Typs pnp ist mit seiner Basis mit dem gemeinsamen Punkt der Widerstände A104 und /J10.
und mit seinem Emitter mit der Leitung L2 verbunden. Sein Kollektorkreis ist mit dem Spannungsregler
des Ladegerätes verbunden. Ein Transistor T105 des
Typs pnp ist durch den Emitter mit der Leitung L2
und durch den Kollektor mit dem gemeinsamen Punkt der Widerstände A104 und R105 verbunden,
und seine Basis erhält eine durch die Verzögerung gelieferte Steuerspannung. Ein Kondensator Cn überbrückt
den Widerstand Ä,02. Der übrige Teil der
Schaltung ist identisch mit der nach Fig. 1 und arbeitet wie folgt:
Die Transistoren T101 und T1n., arbeiten wie oben
beschrieben, wobei der Transistor T1n, von dem
Transistor T102 abhängig bleibt. Jedoch wenn der
Transistor T10, leitend ist, entsteht ein Stromstoß
durch den Widerstand R10n und die Diode D11, wodurch
der durch den Widerstand R101 fließende Strom
reduziert wird; dies ist gleichwertig der Wirkung des Kontaktes r2. Darüber hinaus wird der Transistor
T1M polarisiert und steuert die Regelung der Ladung.
Der Transistor T105 ist gesperrt, wenn die verzögerung
in Betrieb ist; er wird leitend am Ende der Verzögerung und schließt den Widerstand R105 kurz,
wodurch zur gleichen Zeit der Transistor T101 gesperrt
wird.
Man kann, um den Beginn der Starkladung unmittelbar nach der Rückkehr der Netzspannung selbst
in dem Fall eines vorhergehenden Starkentladungsbetriebes der Batterie, der ihre Erwärmung zur Folge
hatte, sicherzustellen, die folgenden besonderen An-Ordnungen vorsehen:
Da die die Umgebungstemperatur überwachende, thermische Masse eine Trägheit vergleichbar der der
Batterie aufweist, erwärmt man sie mittels eines zwischen Batterie und Verbraucherseite eingeschalteten
Widerstandes (shunt). Dieser Widerstand kann die einigen Watt liefern, die für eine Erwärmung der
für die Umgebungstemperatur zuständigen Temperatursonde notwendig sind.
Der Übergang zu einer Starkladung nach einer
so Entladung der Batterie erfolgt so unmittelbar nach
Rückkehr der Netzversorgung.
Dieses Verfahren ist auf Grund der Beschaffenheit dieser Temperatursonde anwendbar. Diese Sonde
setzt sich aus einer metallischen Masse M von ungefahr 1 kg, auf der der Transistor oder eine gleichwertige
Sonde befestigt ist, zusammen, und die Anordnung ist in ein isolierendes Gehäuse eingeschlossen.
Im Falle einer starken Änderung der Umgebungstemperatur ist die Temperaturiinderung
der Sonde als Funktion der Zeit sehr nahe de Temperaturänderung
der Batterie im Ruhezustand i'der bei einer Speise-Ladung.
Die Erwärmung der Sonde mittels des Nc'-enwiderstandes
erlaubt in gewisser Weise eine Spcicherung einer der Entladung entsprechenden \Sr:r.memenge.
In Fig. 5 ist der Aufbau einer solchen \V,:uchtung
gezeigt. Der Widerstand Sh ist mit der Nt,-.: c M
und der Sonde 5, in einem isolierenden Gch.iu .-ß'
angeordnet. Er ist elektrisch über die Entia'Vi;igsstrecke
der Batterie Ba geschaltet und die T-; -värmung
des Nebenwiderstandes Sh erfolgt nur '.».·' Störung
des Netzes S. Das Netz versorgt in der T.u iiber
einen Transformator Tr zwei Sekundärwicklungen I und II. Die erstere liefert nach einer GleicJiri-!''ing
mittels einer Gleichrichterbrücke P1 die Lö Jungs-Gleichspannung
für die Batterie Ba; die zweite crsorgt ein Relais Rn, die Schaltungen DAC-Tc und
gleichzeitig ein Relais Ru, dessen Kontakt;., den Verbrauchevkreis im Falle einer Netzstörung schießt.
In dem mit DAC-Te bezeichneten Block befinden sich die schon erwähnten Detektor-, Verstarker-,
Steuer- und Verzögerungsschaltungen, die ein Relais Rt umfassen, dessen Kontakt T1 den Kreis des
Relais Rn schließen kann; letzteres kann sich, einmal'
geschlossen, halten auf Grund eines Kontaktes r, dieses Relais, welches ebenso einen zweiten Kontakt
r5 aufweist, der einen Widerstand R.,n in dem
Wicklungskreis I überbrücken kann.
Nach Rückkehr der Netzspannung und nach der Entladung der Batterie Ba befindet sich das Relais R3
in Ruhestellung, wobei sein Kreis nicht durch den Kontakt r, geschlossen ist, und die Ladung erfolgt
im schnellen Rhythmus, wobei der Widerstand R..„
durch den Kontakt r, kurzgeschlossen ist. Wenn die
Batterietemperatur Tn beispielsweise um 10 bis 12°
über die Temperatur Tx ansteigt, schaltet sich das
Relais R1 aus, der Kontakt r, schließt sich und das
Relais Ka erregt sich und hält sich in seiner Stellung.
Der Widerstand R20 wird eingeschaltet und die Batterie
Ba wird im Schwachladungsbetrieb. geladen. Die Rückkehr zu einem Starkladungsbetrieb kann erst
nach einem erneutem Ausfall der Netzversorgung erfolgen.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlich dargestellt; in der Figur sind
gleiche Elemente deir vorhergehenden Figuren, die dieselbe Rolle spielen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Gleichrichterbrücke P1 versorgt
die Batterie (siehe Fig. 5) und eine andere Brücke P2 liefert die für die Schaltungen notwendige
Spannung und versorgt hierzu nach einer Filterung und Stabilisierung die Leitungen L1 und L2. In der
Ausführungsform nach F i g. 6 sind die Rollen der Transistoren T1n, und T102 im Vergleich zu denen
der Fig. 3 und 4 vertauscht, um die Funktion des Relais Kt im Vergleich zu dem Fall der F i g. 3 umzukehren.
Die Vorrichtung arbeitet zunächst als Differenz-Uberwachungssystem
der Temperatur, wobei der Transistor T101 die Batterietemperatur Tn und der
Transistor T102 die Umgebungstemperatur T.\ überwacht,
wobei "der Transistor T103 durch den Transistor
T102 gesteuert wird und das Relais R1, wie
schon oben erklärt, erregt.
Wenn nach der Rückkehr der Netzspannung die Temperatur Tn am Ende des Ladevorgangs ansteigt
und einen Wert gleich Tx + 12° C erreicht, schaltet
sich das Relais Rt ein. Es muß in bestimmten Fällen (siehe spater) bis zur nächsten Netzstörung eingeschaltet
bleiben; sonst würde man Schwebungen zwischen den beiden Ladungsbetriebszuständen erhalten.
Wenn die Batterietemperatur im Moment der Netzrückkehr erhöht ist, schaltet sich das Relais R1
unmittelbar ein. Es schaltet sich normalerweise aus, wenn die Batterieteimperatur wieder auf den Wert
T.\ + 63C gefallen ist.
Tatsächlich teilt sich der durch die Widerstände A101, R10., und R,,,„ (regelbar) gelieferte Strom
zwischen den Emittcr-Basis-Übergängen der Transistoren T103 und Tln4 auf, wenn ihre Temperaturdifferenz
gering ist. Der Transistor T1n, leitet quasi
den gesamten in dem Widerstand R10., fließenden
Strom ab. Der Transistor T103 ist gesperrt und das
Relais Rt befindet sich in Ruhestellung (der Kontakt
r, ist geschlossen).
Vorausgesetzt die Temperatur Tx und folglich der
Schwellwert des Transistors T,„., sind unverändert,
dann steigt der durch den Transistor abgeleitete Strom mit der Temperatur Tu an und der Basisstrom
des Transistors T1n., nimmt ab. Wenn der erhaltene
Unterschied zwischen Tn-T.\ 120C überschreitet,
beginnt der Transistor T102 sich zu sperren, und der
durch den Widerstand R1n", fließende Strom polarisiert
den Transistor T10.., und das Relais Rt schaltet
sich ein; der Kontakt r\ öffnet sich und der Kontakt r„ schließt sich.
Die Schaltung des Relais/?, ist, um seine freie Funktion sicherzustellen und sein Ein- und Ausschalten
für eine gewünschte Temperaturdifferenz zu erreichen, durch den Widerstand R1117 und die
Diode D8 in Serie vervollständigt, wobei sie den gemeinsamen
Punkt der Widerstände K101 und R1n,
mit einem Spulenende des Relais Rx verbindet, welches
an den Kollektor des Transistors T1113 über einen
Widerstand A108 angeschlossen ist, wobei das andere
Ende mit dessen Basis mittels des Widerstandes R
verbunden ist.
verbunden ist.
Wenn das Relais eingeschaltet ist, leitet der Widerstand K107 einen Teil des durch den Widerstand A101
fließenden Stromes ab Der in den Widerständen A102
und K109 fließende Strom und die Polarisation des
Transistors T102 nehmen ab. Dieser sperrt sich mehr
und der Basisstrom des Transistors T103 steigt an.
Es ist deshalb erforderlich, die Temperatur des
Es ist deshalb erforderlich, die Temperatur des
ίο Transistors T101 frei zu vermindern, damit der Transistor
7'102 wieder zu leiten beginnen und den größeren
Teil des in dem Widerstand A103 fließenden
Stromes ableiten kann, was die Sperrung des Transistors T103 und das Ausschalten des Relais R1 zur
Folge hat.
Eine zweite Funktion des Systems besteht in einer automatischen Aufladung der Batterie in einer besser
angepaßten Weise.
Zu diesem Zweck ist, wenn das Relais R1 sich in
ίο Ruhestellung befindet, bei Anwesenheit der Netzspannung
das Relais Ka eingeschaltet, der Widerstand Ria kurzgeschlossen und das Ladegerät P1 im
Ladebetrieb mit starkem Strom, was durch das Aufleuchten der Lampe La2 und das Erlöschen der
a5 Lampe La1 angezeigt ist. (Die Positionen sind umgekehrt
bei schwachem Speiseladungsbetrieb.)
Wenn die Temperatur Tu den Sollwert am Ende
des Ladevorganges erreicht, schaltet sich das Relais Kt ein und veranlaßt den Übergang zum Speiseladungsbetrieb.
Es ist dann erforderlich, es bis zur nächsten Netzstörung eingeschaltet zu halten, um
auieinanderfolgende Wechsel des Ladungsbetriebes zu vermeiden, deren Frequenz der thermischen Trägheit
der Batterie entsprechen würde.
Wenn dagegen die Batterietemperatur gleich oder höher als der Sollwert im Augenblick der Rückkehr
der Netzspannung ist, ist es erforderlich, das Ausschalten des Relais R1 nach der Abkühlung der Batterie
für einen Starkladungsbetrieb zuzulassen.
Diese entgegengesetzten Anforderungen sind durch die Transistoren T1n,., T1n, und T,ns, die Hilfskontakte
K1 und R,, und die Verzögerungs-Kondensatoren
C3 und C4 gesichert.
Der Kontakt rf> des Relais R1 schließt einen Kreis,
der von der Leitung L., ausgeht und entlang der Emitter-Kollektorbahn des Transistors T106, der
Diode D1n, dem Widerstand K]nn (dem Kontakt re)
und zweier Widerstände K11, und Rn„ führt, um in
der Leitung L1 zu enden. Die Widerstände K1n und
K11., sind von einem Kondensator C1 überbrückt und
ihr gemeinsamer Punkt ist mit der Basis eines Transistors T107 verbunden. Ein zweiter, von der Leitung
L., ausgehender Kreis führt durch die Widerstände K1, v K, u (von einem Kondensator C1
überbrückt), einen Widerstand K, 15, eine Diode Dn,
die Kollektor-Emitterbahn des Transistors T107 und
einen Widerstand K116. Die Basis des Transistors T,nf
ist mit dem gemeinsamen Punkt des Emitters des Transistors T10, und des Widerstandes K11B verbun-
den, sein Kollektor ist mit dem Kollektor des Transistors T1n, und sein Emitter mit der Leitung L1 verbunden.
Die Leitung L1 ist auch mit dem gemeinsamen Punkt des Widerstandes K11. und der Diode
D11 über einen Kontakt r7 des Relais Ka verbunden,
Die Funktion kann in der folgenden Weise schematisch
dargestellt werden:
a) Die Netzspannung kehrt zurück und die Batterif ist warm.
— Das Relais Rt schließt sich unmittelbar,
das Relais/?a schließt sich und öffnet sich
sofort während der Schaltzeit des Relais R1,
— der Kondensator C4 hat nicht "iie Zeit, sich
zu laden, und der Transistor T106 bleibt gesperrt
(da die Schließzeit des Hilfkontaktes r. des Relais R* unzureichend ist),
— der Kondensator C3 ist nicht mehr versorgt
und die Transistoren T1 07 und T103 bleiben lü
gesperrt.
b) Die Batterie kühlt ab (oder die Netzspannung kehrt bei kalter Batterie zurück).
— Das Relais Rt schaltet sich aus (oder schaltet
sich nicht ein),
— das Relais R* schaltet sich ein,
— der Kondensator C4 lädt sich auf und nach
einigen Sekunden wird der Transistor J196
leitend,
— da der Hilfskontakt r6 des Relais Rt nicht
eingeschaltet ist, lädt sich der Kondensator C3 nicht auf. Die Transistoren T107 und
und J108 bleiben gesperrt.
c) Anstieg der Batterietemperatur am Ende des Ladevorganges.
— Das Relais R1 schaltet sich ein,
— das Relais RA schaltet sich aus,
_ der Transisior J ;ιβ, der durch den Kondensator
C1 polarisiert gehalten wird, lad; den
Kondensator Cy
_ der Transistor I107 setzt sich an die Stelle
dt- Hillskontaktes τ. des Relais Äa: um den
Kondensat·.r C1 geiaden zu halten,
_ der Tnir^oor Jx,. leitet praktisch den gesanlt-n
P' ..nsatkv.sstrom des Transistors
τ ih ' i--hr mehr leitend werden kann.
er Λην-ί,-Λί. ν. -■■■- · r—. " υ --
cht n-i;u c.u■■■-■?. .-i* Battenetemperatur rB
beeinfiußt.
d) Störung d?r teuspWWing, die kurzer als eine
Minute d'u:e:>. . .
Die Kondensoren C r. und C4 sind nicht
<ollständie cr'tedza unt: ^x Relais Rt schaltet sich
unmittelbar nach Kü-^ehr der Netzspannung
wieder ein. Das Ladegerät bleibt im Speiseladungsbetricb.
e) Störung der Neusoannung, die langer als eine
Minute diui>..■·*■:.
— Die Ko'ificiii.nofsn C3 und C4 stellen die
Polarisation tier Transistoren T106, T107 und
T i'cht i'.e'u sicher.
Wenn die Baitcric warm ist, beginnt wieder der
Kreislauf wie unter a) beschrieben.
Wenn die Batterie kalt ist, beginnt wieder der Kreislauf wie unter b) beschrieben.
Wenn die Batterie kalt ist, beginnt wieder der Kreislauf wie unter b) beschrieben.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zum selbsttätigen Laden einer eine Diode (D0) mit dein Ausgangskreis des drit-Akkumulatorenbatterie
in zwei Stufen, bei dem 5 ten Transistors (T103) verbunden ist.
ein Ladegerät in Abhängigkeit von einem vor- 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gegegebenen
Wert der Differenz zwischen der Um- kennzeichnet, daß ein zusätzlicher Kreis (T108,
gebungstemperatur und der Batterietemperatur T107, T108, re, r7, C3, C4) vorgesehen ist, welcher
zwischen einer ersten Ladestufe, in der stark eine Starkladung zu einem späteren Zeitpunkt
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