DE2508395A1 - Batterieladegeraet - Google Patents

Description

. G./Se

GB-Appln No. 8591/74
liled: February 26, 1974

Chloride Group Limited, 52 Grosvenor Garden London, SW1W OAU,

England

Batterieladegerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batterieladegerät mit einer von einer Vechselspannungsquelle gespeisten Schaltung, die einen Ladegleichstrom an die Batterieklemmen liefert und eine Impedanz aufweist, die eine Ladekennlinie ergibt, bei der der Ladestrom im wesentlichen mit ansteigender Batteriespannung abnimmt.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Batterieladegerät, das den Ladevorgang selbständig unterbricht.

Es wurden in der Vergangenheit viele Möglichkeiten vorgeschlagen, den Batterie-Aufladevorgang selbständig zu unterbrechen, wenn die Batterie voll aufgeladen ist. Beispielsweise wird bei einem bekannten Verfahren die Batterie aufgeladen, bis die Spannung einen vorgegebenen Wert erreicht und dann wird für einen festgelegten Zeitraum vor Abschalten des Ladestromes auf eine zeitlich begrenzte Auslauf-Aufladung umgeschaltet. Der Anstieg der Batteriespannung auf einen vorgegebenen Wert hängt jedoch neben dem Aufladezustand weiterhin von vielen Faktoren ab, beispielsweise vom Zustand und dem Alter der Batterie, von der Temperatur und dem Ladestrom,

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man
so dass/bei diesem Verfahren nicht sicher sein kann, dass eine Batterie voll aufgeladen, jedoch bei sich ändernden Bedingungen nicht überladen wird.

Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat weiterhin ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem. der Ladestrom so eingestellt wird, dass die Batterie spannung auf einen Bezugswert gebracht und der Bezugswert fortlaufend erhöht wird, wobei die Aufladung beendet wird, wenn der Strom, der erforderlich ist, um die Batteriespannung auf dem Bezugswert zu halten, nachdem er stark abgefallen ist, wieder anzusteigen beginnt. Eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens ist jedoch relativ teuer, da der Haupt-Ladestrom, der im Falle einer grossen Batterie bei einer Spannung von einigen 100 Volt einen Betrag von einigen 100 Ampere aufweisen kann, geregelt werden muss.

Bei einer weiteren von der Anmelderin vorgeschlagenen Schaltung wird der Ladestrom periodisch ausgeschaltet und während der Ausschaltzeit die Batteriespannung gemessen, die dann natürlich, da der Ladestrom abgeschaltet ist, nicht vom Ladestrom beeinflusst wird. Obgleich eine solche Schaltung in vieler Hinsicht Vorteile aufweist, verringert sich der Mittelwert des Ladestromes durch die zwischenzeitlichen Abschaltungen, und darüberhinaus führt das häufige Schalten eines schweren Schützes zu einer Verringerung der Lebensdauer und bewirkt möglicherweise das Auftreten von Störsignalen.

Die GB-Pat ent schrift . 1 097 4-51 von derselben Anmelderin beschreibt ein Ladegerät, bei dem der Aufladevorgang in Abhängigkeit von der auf die Zeiteinheit bezogenen Zunahme der Batteriespannung unterbrochen wird, und insbesondere wird der Ladevorgang dann unterbrochen, wenn diese Anstiegsrate abfällt, nämlich dann, wenn die Batterie beinahe ganz aufgeladen ist. Dieses bereits vorgeschlagene Verfahren beruht auf der Feststellung des während eines bestimmten Zeitraumes

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auftretenden Spannungeanstiegs.

Wie bereits angedeutet, benötigen .die bereits vorgeschlagenen Ladegerät-Schaltungen zur automatischen Abschaltung Einrichtungen, beispielsweise Thyristoren, um die Grosse des Hauptladestromes während des Ladevorganges zu steuern. Diese Bauteile sind jedoch recht teuer.

Die vorliegend· Erfindung lässt sich insbesondere bei Ladegeräten einsetzen, die eine relativ einfache Schaltung für die Bereitstellung des Hauptiadestromes besitzen. Bei diesen einfachen Ladegeräten wird das Laden mit konstanter Spannung durchgeführt. Bei einem einfache Ladegerät besteht die Hauptladeschaltung lediglich aus einem Transformator und einer Graetz-Gleichrichtersehaltung. Bei einer solchen Schaltung bleibt die Ladespannung praktisch konstant, der Ladestrom ändert sich jedoch erheblich, beispielsweise auf Grund der Netzspannung und den Ladebedingungen, etwa .der Tempeperatur und dem Ladezustand der Batterie. Es ist jedoch lediglich erforderlich, eine Impedanz, beispielsweise einen Widerstand oder eine Spule in die Schaltung aufzunehmen, um zu bewirken, dass die Ausgangsspannung des Ladegerätes abfällt, wenn der Ladestrom ansteigt, so dass auf diese Weise der Ladestrom weniger von den sich ändernden Parametern, wie sie zuvor angegeben wurden, abhängt. Darüberhinaus ist es bekannt, dass der Ladestrom während des letzten Teils der Aufladung, wenn Gasentwicklung auftritt, auf einen wesentlich kleineren Wert als am Anfang des Aufladevorganges zurückgenommen werden muss. Diese Forderung erfüllt das Ladegerät, bei dem das Laden mit konstanter Spannung durchgeführt wird. Der zu Anfang des Aufladevorgangs auftretende Strom, wenn die Batteriespannung also niedrig ist, kann einen zwei- oder dreimal grosseren Wert als der Ladestrom am Ende des Aufladevorgangs aufweisen. Die Abnahme des Aufladestroms erfolgt dabei nur durch den Anstieg der Batteriespannung.

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Bei einem derartig einfachen Ladegerät, bei dem das Laden mit konstanter Spannung durchgeführt wird, ist es natürlich nicht zu vermeiden, dass der Ladestrom als auch die Batteriespannung sich bei NetzspannungsSchwankungen ändert, so dass Netzschwankungen ebenfalls die Inderungsgeschwindigkeit der Batteriespannung beeinflussen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten zu überwinden.

Bei einem Batterieladegerät der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss gelöst durch eine auf die Zeiteinheit bezogene. Zunahme eines Regelsignals ansprechende Schaltung zur Ladegerätabschaltung, um einen Abschnitt des Ladevorganges zu beenden, wenn die auf die Zeiteinheit bezogene Zunahme des Regelsignals unter einen vorgegebenen Wert abfällt, wobei das Regelsignal aus der Differenz zwischen einem von der Batteriespannung abhängigen Signal und einem von der Versorgungs-Wechselspannung abhängigen Signal gebildet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen die Komponenten des Regelsignals so zueinander im Verhältnis, dass das Regelsignal praktisch unbeeinflusst von Schwankungen der Netz-Wechselspannung ist, jedenfalls dann, wenn die Batterie beinahe ganz aufgeladen ist.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Ladegerät eine Schaltungsanordnung mit einer Spannungs-Vergleichsschaltung auf, die eine Bezugsspannung mit einem sich mit der Batteriespannung ändernden Regelsignal vergleicht. Die Ladegerätschaltung weist weiterhin Einrichtungen auf, um die Bezugsspannung in Abhängigkeit vom Regel signal um eine Stufe immer dann anzuheben, wenn das Regelsignal die Bezugsspannung übersteigt. Es sind weiterhin Einrichtungen vorgesehen, um den AufladeVorgang zu unterbrechen, wenn der Zeit-

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raum zwischen den Stufen einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Die Bezugsspannung kann bezüglich des Regelsignals Schritt für Schritt angehoben werden, indem die Bezugsspanung konstant gehalten und das Regelsignal bezüglich der Batteriespannung schrittweise verringert wird. Es kann Jedoch auch vorteilhafter sein, das Regelsignal bezüglich der Batteriespannung konstant zu halten und die Bezugsspannung schrittweise zu erhöhen. Die Spannungsstufen können im wesentlichen gleich sein. Während bei der zuletzt genanntes, bekannten Schaltung, bei der der Spannungsanstieg, der in einer vorgegebenen Zeit auftritt, festgestellt wird, stellt die Schaltung gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zeit fest, in der die Batteriespannung um einen vorgegebenen Wert ansteigt. Dies verbessert die Zuverlässigkeit und Einfachheit des Ladegerätes, da die Spannungs-Vergleichsschaltung während des gesamten Ladevorgangs in ihrer Empfindlichkeit gleichbleiben kann. Darüberhinaus steigt der Zeitraum, in dem die Spannung um eine vorgegebene Spannungsstufe ansteigt, während des Aufladevorgangs ständig an, und der Zeitraum am Ende des Ladevorgangs, während dem die Batteriespannung nicht mehr genügend stark ansteigt, führt zu einem geeignet grossen Zeitabschnitt, um eine Ausgleichsladung oder eine Auslaufladung zu bilden, ohne dass weitere spezielle Zeitsteuerschaltungen notwendig wären, um eine derartige Ausgleichsladung zu bilden.

Zuvor wurde bereits davon gesprochen, einen Abschnitt des Ladevorgangs abzuschalten oder zu beenden. Bei vielen Ladeverfahren besteht der gesamte Ladungsvorgang aus zwei oder mehr Abschnitten. Beispielsweise kann ein Hauptabschnitt vorgesehen sein, bei dem die Hauptaufladung stattfindet (und bei der die Batterie voll aufgeladen werden kann). Diesem Hauptabschnitt kann ein weiterer Abschnitt folgen, bei dem

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beispielsweise ein kleinerer Ladestrom während eines vorgegebenen Zeitraumes weiterhin anliegt, oder es kann ein Ladestrom unbegrenzt weiter zugeführt werden, der genügend klein ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist es jedoch vorteilhaft, dass die Schaltungseinrichtungen zum Beenden des Ladevorgangs den gesamten Ladevorgang beenden, wobei der vorgegebene Zeitraum ausreichend gross sein sollte, um eine Ausgleichsladung zu bilden. Der vorgegebene Zeitraum sollte daher nicht kurzer als 1/2 Stunde sein. Bei einer Bleibatterie sollte die Bezugsspannung vorzugsweise um Schritte angehoben werden, bei denen die Schritte nicht grosser sind als 20 Millivolt pro Zelle.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die die Bezugsspannung bereitstellende Schaltung ein binär gewichtetes Widerstandsnetzwerk auf, das von einem binären Bezugszähler gesteuert wird und den wirksamen Widerstandswert des Netzwerkes schrittweise erhöht. Der binäre Bezugszähler kann von einem mittels einer Vergleicherschaltung gesteuerten Takt-Oszillator schrittweise weiter gezählt werden, um die Bezugsspannung um eine Stufe nur dann zu erhöhen, wenn das Eegelsignal die Bezugsspannung übersteigt.

Das Ladegerät kann weiterhin einen als Stoppuhr dienenden Zähler, bzw. einen Auslauf zähler aufweisen, der immer dann rückgesetzt wird, wenn die Bezugsspannung um eine Stufe erhöht wird und diesem Zähler wird von einem Oszillator (der beispielsweise der Takt-Oszillator für die Bezugsspannung sein kann) ein Taktsignal zugeführt wird, um die Zeitabschnitte zu zählen, bis die Bezugsspannung das Hegelsignal übersteigt, und der Zähler löst das Ende des Aufladeabschnittes oder des gesamten Aufladevorgangs aus, wenn er einen vorgegebenen Zählerstand erreicht.

Bekanntermassen kann zu Anfang des Aufladevorganges bei einer entladenen Batterie die Spannung relativ schnell ansteigen. Danach geht der Anstieg langsamer von statten. Daher muss

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vermieden werden, dass "bei einem Ladegerät, bei dem der Abschaltvorgang in Abhängigkeit von der Anstiegsrate der Batteriespannung durengeführt wird, die Schaltung zum Beenden des Aufladevorgangs den Aufladevorgang zu früh abschaltet. Dementsprechend bleibt die Schaltung zur Beendigung des Aufladevorgangs bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausser Punktion, und wird erst dann wirksam, wenn die Batteriespannung einen vorgegebenen Vert, beispielsweise 2,35 Volt pro Zelle bei einer Bleibatterie übersteigt.

Das Verhältnis der von der Netz-Wechselspannung abhängigen Signalkomponente zu der von der Batteriespannung abhängigen Signalkomponente kann gemass der Ladekennlinie des Ladegeräts, bei dem das Laden mit konstanter Spannung erfolgt, variieren. Wenn beispielsweise der anfängliche Ladestrom bei einer entladenen Batterie mit 2,1 Volt pro Zelle den 2- bis 3fachen Wert aufweist, wie der am Ende des Ladevorgangs fliessende Ladestrom bei einer aufgeladenen Batterie mit 2,6 Volt pro Zelle, kann das von der Netz-Wechselspannung abhängige Signal bei der Nennspannung 0,8 Volt pro Zelle betragen. Diese Zahl ergab sich bei Batterietests und Ausrechnungen.

In einem speziellen Falle wurde daher festgestellt, dass die Spannung einer vollständig aufgeladenen Batterie, die mit einem Ladegerät verbunden ist, das einen Stromabfall von 54 % (d. h. ein Verhältnis von Anfangs- zu Endladestrom) hat, bei einer Netzspannung von 190 Volt 2,42 Volt pro Zelle, bei 230 Volt 2,58 Volt pro Zelle und bei 270 Volt 2,68 Volt pro Zelle betrug. Es lässt sich auf einfache Weise errechnen, dass bei Abzug eines der Netzspannung proportionalen Kompensationssignales mit 0,75 Volt pro Zelle bei 230 Volt von der Batteriespannung pro Zelle die sich ergebende Differenz praktisch unabhängig von der Netzspannung ist.

Für ein anderes Ladegerät mit einem Ladestromabfall von 39 %

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waren die entsprechenden Zahlen 2,44- Volt pro Zelle bei Volt, 2,63 Volt pro Zelle bei 230 Volt und 2,76 Volt pro Zelle bei 270 Volt. In diesem lalle ergab die Berechnung ein !Compensations signal von 0,92 Volt pro Zelle bei der Netz-Nennspannung von 230 Volt.

Der durchschnittliche Wert von 0,8 Volt pro Zelle, oder anders ausgedrückt, etwa ein Drittel der Batteriespannung im Bereich von 2,4· bis 2,6 Volt pro Zelle ergibt eine von der Netzspannung abhängige, geringe SignalSchwankung, die toleriert werden kann.

Die Erfindung wird an Hand einer Ausführungsform nachstehend beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Verlaufes der BBatteriespannung und der Bezugs spannung während eines Aufladevorgangs,

Fig. 2 und 3 ein schematische ε Schaltungs schema einer Ladeschaltung ,

Fig. 4 bis 7 Teile der Ladeschaltung in ausführlicherer Darstellung,

Fig. 4 das Netzteil und den Ladestromkreis, Fig. 5 die Spnnnungs-Verknüpfungsglieder und die Schaltung für die Anfangsverzögerung, Fig. 6 einen Stufenspannungs-Generator, die zugehörige Steuertaktstufe und Spannungs-Vergleichsschaltung, sowie die Kompensationsschaltung, und Fig. 7 einen Intervallzeitzähler, dessen Regeltaktschaltung und Rücksetzglied.

Das Grundprinzip des Ladegeräts soll zunächst im Zusammenhang mit den in Fig. 1 dargestellten Kurven erläutert werden. Fig. 1 zeigt die typische Änderung der Batteriespannung 70 (jedoch nicht masstabsgerecht) während der Aufladung durch ein Ladegerät mit konstanter Ladespannung. Die Spannung

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einer Bleibatterie steigt während des Hauptteiles der Aufladung verhältnismässig langsam an, bis sie auf einen Wert von etwa 2,35 Volt pro Zelle angewachsen ist. Danach nimmt die Anstiegsrate, also die Geschwindigkeit, mit der die Spannung zunimmt, wesentlich ab und es tritt eine Gasentwicklung auf. Schliesslich fällt die Anstiegsrate bei Annäherung an den voll aufgeladenen Batteriezustand ab, wenn offensichtlich kein weiterer Anstieg mehr auftritt.

Wie bereits erläutert, hängt der genaue Spannungswert von vielen Faktoren ab und die vorliegende Schaltung nützt als Bezugsgrösse den Abfall der Spannungs-Ladegeschwindigkeit bei Erreichen des voll aufgeladenen Zustandes aus.

Zu diesem Zweck wird eine Regelspannung 71> die die Batteriespannung, welche zur Berücksichtigung der Netzspannungsschwankungen kompensiert ist, mit einer "Treppen"-Spannung 72 verglichen, die stufenweise ansteigt. Jede Stufe erhöht die Treppen-Spannung um einen konstanten Betrag, eine solche Stufe tritt allerdings nur dann auf, wenn die Regelspannung den vorliegenden Spannungswert der Treppen-Spannung übersteigt.

Der Zeitraum zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen ist also umgekehrt proportional zur Anstiegsrate der Regelspannung und damit zur Batteriespannung, wenn die Versorgungsspannung konstant bleibt. Das Ladegerät schaltet den Ladestrom ab, wenn die Schrittdauer einen vorgegebenen Wert übersteigt, wodurch angezeigt wird, dass die Anstriegsrate der Spannung unter einem vorgegebenen Wert abgefallen und die Batterie voll aufgeladen ist.

Die Dauer dieser letzten Stufe kann so gewählt werden, dass eine Auslauf- oder Ausgleichs-Aufladung auftritt, ohne dass für diesen Zweck ein zusätzlicher Zeitgeber erforderlich ist. Wenn beispielsweise für die Schrittdauer dieser

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letzten Stufe 30 Minuten und für die Stufenspannung 11,3 pro Zelle gewählt werden, so wird die Aufladung abgeschaltet, wenn die Batterie spannung zum ersten Mal innerhalb von 30 Minuten nicht um 11,3 mV pro Zelle ansteigt.

Zu Beginn der Aufladung ist die Anstiegsrate der Batteriespannung ebenfalls gering und, um zu verhindern, dass die Aufladung zu diesem Zeitpunkt schon abgeschaltet wird, wird die Regelung ausser Funktion gesetzt, bis die Batteriespannung 2,35 Volt pro Zelle übersteigt (dies im Falle einer Bleibatterie).

Die Hauptmerkmale der Schaltung sollen nun kurz an Hand des Schalt Schemas von Fig. 2 und 3 beschrieben werden, während weitere Einzelheiten der einzelnen Teile an Hand der Fig. 4 bis 7 erläutert werden.

en Die Ladeschaltung weist Netzanschlüsse 1 auf, von den/wechselspannung vom Netz über einen Schütz 2 an einen (Transformator und Gleichrichter 3 geliefert wird. Der Transformator und Gleichrichter 3 stellt an den Ladegerät-Anschlüssen 4 einen Gleichstrom bereit, der über das Verbindungskabel 5 des Ladegerätes an die Batterie 6 gelegt wird. Die Schaltung erhält die Stromversorgung und die Spannungssignale von der Batterie 6 über die Anschlüsse 4 des Ladegerätes. Die Netzspannung-Ausgleichsschaltung 27 und die beiden Anzeigelampen 37, 38, sowie ein Relais 7 werden ebenfalls vom Stromnetz versorgt. Das Relais 7 weist zwei getrennte Kontakte auf, um Wechselstrom an die Spule des Schützes 2 zu schalten. Ein weiteres Eingangssignal kommt von der Sekundärwicklung des Ladetransformators und wird einem Spannungsverdoppler 35 zugeführt, um an den Ladegerät-Anschlüssen 4 eine grossere Gleichspannung bereitzustellen, um das Ladegerät abzuschalten, wenn die Batterie 6 nicht angeschlossen ist.

Venn eine Batterie mit dem Anschlüssen des Ladegerätes verbunden ist, wird den digitalen Schaltungen eine im wesent-

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lichen konstante Spannung Vs über eine Stabilisierungsschaltung 36 zugeführt,die beginnen ihre jeweiligen funktionen auszuführen. Ein Verknüpfungsglied 30 stellt fest ob die Batteriespannung über 1,80 Volt pro Zelle liegt oder nicht, und zwar für die Zahl von Zellen, für die das Ladegerät ausgelegt ist. Wenn die Batteriespannung unter 1,80 Volt pro Zelle liegt, wird das Ladegerät nicht angeschaltet. Wenn die Batteriespannung jedoch über 1,80 Volt pro Zelle liegt, beginnt eine Anfangsverzögerung 12 wirksam zu werden, so dass eine entsprechende Zeit verstreicht, nach der das Ladegerät eingeschaltet wird. Die Einschaltung findet dann statt, wenn das Signal von der Anfangsverzögerungsschaltung 9 am Eingang eines Gliedes 8 nicht mehr auftritt, so dass das Ausgangssignal am Glied 8 dann ansteigt und das Relais 7 und die Lampe 37 einschaltet.

Während des Aufladevorgangs wird ein Netz-Ausgleichssignal 26, das von der Stufe 27 kommt, in einer Summierschaltung 24 von einem Batteriesignal 25 abgezogen, so dass ein Regelsignal bereitgestellt wird. Dieses Regelsignal 2% wird in einer Sp annungs-Vergleichs schaltung 22 mit einem T£ppen-Ausgangssignal 17 eines Digital-Analog-Umsetzers 15 verglichen, dem digitale Signale von einem ersten Binärzähler 14 zugeführt werden, der beispielsweise ein Treppengenerator-Zähler sein kann), wobei dieser erste Binärzähler 14 Taktsignale von einer Taktschaltung 18 zugeführt bekommt. Immer ^Tm ₁ wenn das Regelsignal 23 das Treppensignal 17 übersteigt, wird durch das Ausgangssignal der Spannungsvergleichs-Schaltung die Taktschaltung 18 eingeschaltet. Auf diese Weise wird ein geschlossener Kreis gebildet, der nicht wirksam ist, wenn das Regelsignal 23 oberhalb des Treppensignals 17 liegt. Wenn bei ansteigender Batteriespannung ein Punkt erreicht wird, bei dem das Regelsignal grosser wird als das Stufensignal, wird das Stufensignal um eine Stufe vergrössert. Der Zeitraum zwischen den Zählungen des Treppen-Generators 14, die der Bildung des Treppensignals 17 entsprechen, liefert ein Hass, das umgekehrt proportional zur Anstiegsgeschwindigkeit des Regelsignals 23 und damit zur Anstiegsgeschwindigkeit der Bat-

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teriespannung 25 ist.

Der Treppen-Generatorzahler 14· wird von der Anfangs-Rücksetzstufe 21 auf den Zählerstand Null rückgesetzt, wobei die Anfangs-Eücksetzstufe zu dem Zeitpunkt ein Rücksetzimpuls bereitstellt, an dem die Versorgung der digitalen Stufen eingeschaltet ist. Ein Verknüpfungsglied 29 verhindert, dass die Taktschaltung 18 arbeitet, und damit,dass das Ausgangssignal 17 vom Digital-Analog-Umsetzer 15 ansteigt, wenn keine Netzspannung anliegt. Auf diese Weise wird der geschlossene Kreislauf unterbrochen, der auf den hohen Wert der Regelspannung anspricht, die sonst auch bei NichtVorhandensein des Netz-Ausgleichssignales vorhanden wäre.

Die Intervallzeiten zwischen den vom Treppen-Generatorzähler 14 erzeugten Stufen werden von einem zweiten Binärzähler festgestellt, der auch als Intervallzeitzähler bezeichnet werden kann. Dieses Zähler ist nur in Betrieb, wenn die Spannung an den Ladegerät-Anschlüssen grosser ist als der Spannung, der 2,35 Volt pro Zelle entspricht.Dieser Zustand wird von einem Schaltungsglied 3^ abgefühlt, das dann eine Taktstufe 32 anschaltet, die dem Intervallzeitzähler Taktimpulse fortlaufend zuführt. Ein Rücksetzglied 20, das vom Treppen-Generatorzähler 14- ein Signal 19 zugeführt bekommt, stellt einen Rücksetzimpuls bereit, um zu Beginn jeder Stufe der Treppenspannung 17 den Intervallzeitzähler 13 auf Null zurückzusetzen. Wenn der Zähler 13 einen bestimmten Zählerstand erreicht hat, wird an das Schaltungsglied 8 ein Signal 10 geliefert, das das Relais 7 und die Lampe 37 abschaltet und auf diese Weise die Aufladung beendet. Zur gleichen Zeit schaltet das Signal 10 die Lampe 38 ein. Die Zeit, in der der Zähler 13 diesen bestimmten Zählerstand erreicht, wird als Auslaufzeit bezeichnet.

Der Treppen-Generator zähl er 14- liefert auch ein Signal. 11 immer dann, wenn der Zählerstand, der den Maximalwert des Treppensignals 17 wiedergibt, überschritten wird. Diese Sig-

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nal betätigt das Schaltungsglied 8 und beendet die Aufladung.

Wenn während der Aufladung die Batterie zu irgendeinem Zeitpunkt abgeklemmt wird, steigt die Scheitelspannung an den Ladegerät-Anschlüssen auf Grund der vom Sp annung sver dopp ler 35 erzeugten Spannungs-Schwingung über 3,4· Volt pro Zelle an. Ein Schaltungsglied 33 spricht auf diesen Bestimmungszustand an und stösst eine Triggerschaltung 34- an, die die Anfangsverzögerung sschaltung 12 wieder wirksam macht. Das Anfangs-Verzögerungssignal 9 tritt dann wieder am Glied 8 auf und öffnet das Relais 7 und damit auch das Schütz 2, wodurch das Ladegerät abgeschaltet wird.

An Hand der Fig. 4· bis 7 werden nachfolgend einige Schaltungsteile noch genauer beschrieben.

Fig. 4 gibt das Netzteil der Ladeschaltung wieder (wobei einige üblicherweise verwendete Schaltungsteile, etwa die Anzeigelampen, die Schalter, die Sicherungen usw., weggelassen worden sind). Der Ndztransformator 3 liegt mit seiner

am ITe t ζ Primärwicklung über ein Schütz 2|/ Die Sekundärwicklung des Netzfiransformators 3 steht über eine Drossel mit dem Zweiweg-Gleichrichter in Verbindung, der eine Ladespannung mit konstantem Wert liefert, d. h. einen Ladestrom liefert, der bei ansteigender Batteriespannung abnimmt.

Über die Widerstände R1-R5 wird einer Anzahl von Schaltungsteilen eine Spannung von der positiven Batterieklemme B+ zugeleitet. Diese Schaltungen sind der Zahl der Batteriezellen entsprechend gewählt oder ausgebildet.

Mit dem Netz ist weiterhin ein zweiter Transformator 50 mit zwei Sekundärwicklungen 51 und 52 (allerdings nicht über das Schütz 2) verbunden. Die eine Sekundärwicklung 51 stellt den Lampen 37 und 38 und dem das Schütz 2 steuerndei Relais 7 einen Gleichstrom bereit, während die andere Sekundärwicklung 52 (die auch in Fig. 6 dargestellt ist) ein Signal liefert,

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das die Batterie spannung bei Netzspannungs-Schwankungen ausgleicht.

Bevor eine Batterie angeschlossen wird, ist im "Bereitschafts"-Zustand der Schalter bzw. der Stromkreis-Unterbrecher des Ladegerätes geschlossen, wogegen das Schütz offen ist. Daher wird der Lampen- und Relaisteil des Ladegerätes mit Strom versorgt, wogegen die Digital-Schaltungsteile nicht an der Versorgungsspannung liegen.

Wenn an der Batterie -east das Ladegerät angeschlossen wird, wird an die Versorgungsschaltung 36 für die Digital-Schaltungsteile eine Versorgungsspannung angelegt. Diese Digital-Versorgungsschaltung 36 stellt eine stabilisierte Spannung von 9 Volt zum Betreiben der digitalen Schaltungsteile der Schaltung bereit. Die Versorgungsschaltung ist ein übliches transistorgeregeltes Versorgungs-Schaltungsteil mit den Transistoren Tr1 und Tr2, den Widerständen R7 bis R1O, dem einstellbaren Widerstand VR1 und der Zenerdiode ZD3, die in der üblichen Weise verbunden sind. Die Ausgangsspannung wird durch Einstellen des einstellbaren Widerstandes VR1 eingestellt. Der Kondensator 02 am Ausgang hat die Aufgabe, die Schaltung gegenüber Eigenschwingungen zu stabilisieren. Die Eingangs spannung an der Konstantreglerschaltung ist durch die Zenerdioden ZD1, ZD2 und die Eingangswiderstände R4, R6 auf 4Ό Volt begrenzt. Eine Diode D2 begrenzt die Verlustleistung an den Eingangswiderständen, wenn die Batterie unbeabsichtigt mit falscher Polung an das Ladegerät angeschlossen wird. In diesem Falle wäre die Konstantregler-Ausgangs spannung zu gering, um die Digitalteile zu betreiben und das Schütz 2 würde offen bleiben.

Der getrennte Netzteil 1 zur Versorgung der Anzeigelampen 37» 38 und des Schützrelais 7 enthält den Transformator 50, eine Gleichrichterbrücke 58 und einen Glättungskondensator C3 mit einem den Strom begrenzenden Widerstand R11. Die gelbe Lampe 37 wird von einem Transistorpaar Tr5, Tr6jund die grüne Lampe

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von einem entsprechenden Trasistorpaar Tr3? Tr4 eingeschaltet. Die Kollektoren der npn-Transistören Tr^ und Tr6 sind dabei miteinander verbunden, der Emitter des Transistors Tr6 liegt an Masse und der Emitter des Transistors Tr5 ist mit der Basis des Transistors Tr6 verbunden. In entsprechender Weise sind die npn-Transistören Tr3 und Tr4 geschaltet. Die Relaisspule wird über einen einzigen Transistorschalter Tr7 erregt. Der Relaisspule 7 liegt eine Diode D3 parallel, die die Relaisspule 7 vor Stromstössen schützt. Den Relaiskontakten 7/1 liegt die Reihenschaltung eines Kon-densators G4 und eines Widerstandes R16 parallel und dient der Funkendämpfung. Eine Zenerdiode ZD4 befindet sich im Basiskreis des Transistors Tr7 und legt einen Schaltungsspannungs-Schwellwert von etwa 5»6 Volt fest. Dieser Schwellwert bewirkt, dass die Relaiskontakte 7/1 und damit das Schütz 2 ρ rellfrei arbeiten, wenn die Batterie während des Aufladevorganges abgeklemmt wird und die Spannung für die Digital-Schaltungsteile abklingt.

Die gelbe Lampe 37 und das Relais 7 (das das Schütz 2 zum Abschalten des Aufladevorgangs steuert) werden von einem Ausgangesignal eines NOR-Gliedes δ mit drei Eingängen geschaltet. Dieses Verknüpfungsglied erhält von den Steuerteilen drei digitale Eingangssignale 9, 10 und 11 zugeführt. Die grüne Lampe 38 wird direkt vom Digitalsignal 10 ausgelöst. Bei der gesamten Schaltung werden positivverlaufende logische Signale verwendet, so dass der "O"-Zustand durch O Volt und der "1"-Zustand durch einen Spannungswert von etwa 9 Volt vorgegeben ist.

Wie aus Fig. 5 zu entnehmen ist, steht das Signal 9 im Zusammenhang mit der Anfangs-Verzögerungsschaltung 12, dem Glied 30 für 1,80 Volt pro Zelle und dem Glied 33 für 3,40 Volt pro Zelle. Die Anfangsverzögerung bewirkt ein Kondensator C17, der vom Ausgang des Gliedes 30 für 1,80 Volt pro Zelle über einen Widerstand R69 einen Kondensator-Ladestrom zuge-

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führt enthält. Die Kondensator spannung liegt am Eingang eines digitalen Invertergliedes 61 an, das einen Schalt-Spannnungsschwellwert bereitstellt. Das Ausgangssignal dieses Gliedes 12, also das Signal 9, beginnt mit dem "1" Zustand und geht später in den "O" Zustand über, wenn am Eingang die Spannung über 3 Volt ansteigt. Das Ausgangssignal vom Verknüpfungsglied 8 wird daher in der Zeit auf dem "O" Zustand gehalten, in der der Kondensator C17 auf etwa 3 Volt aufgeladen wird.

Das Glied für 1,80 Volt pro Zelle stellt ein Ausgangssignal von 9 Volt bereit, um den Kondensator C17 für die Anfangsverzögerung aufzuladen. Dieses Ausgangssignal tritt nur dann auf, wenn die Anfangsspannung der Batterie über 1,80 Volt pro Zelle liegt. Das Glied 30 enthält die Transistoren Tr8 und Tr9, die als emittergekoppelte Gegentaktvergleichsstufe geschaltet sind, wobei das über dem Widerstand E30 auftretende Ausgangssignal von einem Transistor Tr10 verstärkt wird. Die Spannung, mit der der Kondensator 017 aufgeladen wird, wird am Kollektor des Transistors Tr10 bereitgestellt. Die Bezugsspannung für den Vergleichsvorgang wird von einem aus den Widerständen E27 und S28 bestehenden Spannungsteiler bereitgestellt, der über den Versorgiings-Spannungsleitungen liegt. Dieser Spannungsteiler liefert eine Spannung von 5,4 Volt (das sand 1,80 Volt pro Zelle für eine Batterie mit drei Zellen) an die Basis des Transistors Tr8. Die Batteriespannung wird vom Spannungsteiler, der aus den Widerständen E3 und E32 bis E35 besteht, an die Basis des Transistors Tr9 gelegt, wobei die genannten Widerstände so gewählt werden, dass sich ein Widerstandswert von 20 Kiloohm pro Zelle ergibt.

Das Glied 33 für 3,40 Volt pro Zelle liefert ein Ausgangssignal, um die Triggersehaltung 34 auszulösen, so dass der Kondensator 017 für die Anfangsverzögerung schnell entladen wird, wenn die Spannung am Ladegerätanschluss über 3»40 Volt pro Zelle anwächst.(Dieser Zustand tritt normalerweise wäh-

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rend eines sehr kleiaen Teiles des Zykluses auf, nämlich dann, wenn die Batterie bei nicht-leitendem Schütz 2 abgeklemmt ist, wobei der Spannungsverdoppler 35 eine Schalt el-spannung von 6 bis 7 Volt pro Zelle über den Ladegerät-Anschlüssen liefert.) Die Schaltung enthält einen Einzeltransistor Tr16, dessen Emitter von dem aus den Widerständen R63» R64 und R66 bestehenden Spannungsteiler, der zwischen den Versorgungsleitungen liegt, auf einer festen Spannung gehalten wird. Die Spannung an den Ladegerät-Anschlüssen wird in einem 3-Zellen-Verhältnis von einem Abgriff eines aus den Widerständen R2 und R58 bis R61 bestehenden Spannungsteilers abgenommen. Diese Spannung wird der Basis des Transistors Tr16 zugeführt und mit der am Emitter anliegenden festen Spannung verglichen. Während des normalen Betriebes liegt die Basisspannung unter der Emitter spannung und der Transistor befindet sich im nicht-leitenden Zustand.

Am Kollektor dieses Transistros Tr16 bleibt dieAusgangsspannung auf einem Wert von 9 Volt. Wenn die Spannungen am Ladegerät-Anschluss über 3J²WD Volt pro Zelle ansteigt, so ist die Basisspannung grosser als die Emitterspannung und der Transistor TrI6 geht in den leitenden Zustand über. Auf Grund des durch den Kollektorwiderstand R65 fliessenden Stromes fällt die Kollektorspannung auf etwa 5 Volt ab.

Die Trigger-Schaltung 34- spricht auf die Ausgangs spannung des Gliedes 33 für 3*40 Volt pro Zelle an, wenn diese Spannung auf etwa 6,5 Volt abfällt. Die Trigger-Schaltung 34-enthält zwei Transistoren Tr17 und Tr18, die als Mitkopplungs-Schaltung verdrahtet sind. Diese Anordnung der beiden Transistoren entspricht im wesentlichen einen Thyristor mit einem Anoden-Steueranschluss anstatt eines Kathodeneteueranschluesses. Der Emitter des oberen Transistors Tr18 wird auf einer maximalen Spannung gehalten, bei der sich der Kondensator 017 für die Anfangsverzögerung auflädt. Diese maximale Spannung wird vom Widerstand R68, der dem Kondensator C17 parallel liegt, auf etwa 7 Volt gehalten. Die Ausgangs-

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spannung des Gliedes für 3,40 Volt pro Zelle wird an die Basis des oberen (Transistors Tr 18 gelegt. Diese Ausgangsspannung beträgt etwa 9 Volt, so dass der Transistors Tr18 sich, daher nicht im leitenden Zustand befindet. Sobald die Basisspannung auf etwa 6,5 Volt abfällt, beginnt der Transistor Tr18 zu leiten. Dabei fliesst ein Basisstrom zum unteren Transistor Tr17? der daher ebenfalls zu leiten beginnt. Der Kollektorstrom des Transistors Tr17 wird an die Basis des Transistors Tr18 geführt, so dass eine Mitkoppelwirkung auftritt, die bewirkt, dass die beiden Transistoren sehr schnell in den Zustand, bei dem die vollständig leitend sind, übergehen und den Kondensator 017 schnell entladen. Der grösste Stromwert des Kondensator-Entl ade ströme s wird vom Widerstand R67, der in Reihe zum Emitter des unteren Transistors Tr17 liegt, auf etwa 70 mA begrenzt. Der Kondensator 016 zwischen dem Emitter und der Basis des oberen Transistors Tr18 verhindert, dass die Trigger-Schaltung auf Störspannungsspitzen anspricht.

Der Spannungs-Verdoppler 35 (vgl. 3Pig. 4), der aus einem Kondensator 01 und einer dazu in Reihe geschalteten Diode D1 besteht, liefert eine Spannungsspitze, die die Trigger-Schaltung anschaltet, wenn die Batterie während des Aufladevorganges vom Ladegerät getrennt wird. Der Spannungs-Verdoppler 35 liegt zwischen den Wechselspannungs-Eingangsanschlüssen des Ladegleichrichters, so dass dem Spannungs-Verdoppler 35 eine Wechselspannung mit einer Amplitude zugeführt wird, die durch die Sekundär spannung des Ladetransformators vorgegeben ist. Die Aus gang s spannung des Spannungs-Verdopplers 35 wird am Verbindungspunkt des Kondensators 01 und &©r Diode D1 abgenommen und dem positiven Anschluss des Ladegerätes über einen Lastwiderstand R5 zugeführt. Die Schwingung der Ausgangsspannung entspricht der Sekundärspannung des Transformators, wobei die unteren Scheitelwerte mit der Nullvolt-Versorgungsleitung für die digitale Schaltung bsw. mit der negativen Batterieleitung zusammenfallen. Auf diese Weise liegt an den Reglersignaleingängen fast der gesamte Scheitelzu-Scheitelwert der Sekundär spannung des Transformators an,

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wenn die Batterie abgeklemmt wird. Wenn die Batterie jedoch angeklemmt ist, so wird die Spanung von der Verdopplerschaltung vollständig von dem Lastwiderstand R5 auf Grund des von der Batterie gezogenen Stromes aufgenommen.

Wie an Hand von Fig. 6 und 7 weiter unten noch beschrieben werden wird, werden die an das Verknüpfungsglied 8 gelegten Signale 10 und 11 von den Hauptteilen des Reglers bereitgestellt, der für die Messung der Anstiegsgeschwindigkeit der Batteriespannung zuständig ist. Während eines Aufladedurchgangs bleiben beide Signale 10 und 11 in dem "0" Zustand. Das Signal 10 geht in den "1" Zustand über, und schaltet die Aufladung ab, wenn an dem Ladegerätanschluss eine Spannung über 2,35 Volt pro Zelle auftritt und das Stufenintervall bei der intern erzeugten Treppenspannung eine bestimmte Zeit übersteigt. Das Signal 11 geht in den "1" Zustand über und schaltet die Aufladung ab, wenn der Trepp en-Spannungsb er eich überschritten wird.

Wie in Fig. 6 dargestellt, wird die Treppenspannung 17 vom Digital-Analog-Umsetzer 15 erzeugt, der sieben binär bewertete Widerstände R18 bis R24 aufweist, die als Summierschaltung angeordnet und mit den Ausgängen eines Binärzählers 14 verbunden sind.

Der Binärzähler 14 lässt sich als Treppen-Generatorzähler beschreiben. Er ist ein Zähler vom C/MOS-Typv bei dem die Ausgänge Q1 bis Q13 (die Ausgänge Q1 bis Q4 sind nicht dargestellt) in einer Binärfolge abwechselnd mit der Nullvoltleitung und der +Vs-Leitung für die Spannungsversorgung der Digitalschaltung verbunden werden. Wenn die Ausgänge mit einer Leitung verbunden sind, so stellt der innere Leitungskanal einen Restwiderstand zwischen 800 und 1000 0hm dar. Im nicht-leitenden Zustand liegt der Kanalwiderstand in einer

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Grössenordnung von 10 0hm. Die Zählerausgänge werden mittels eines Signals mit hohem Pegel (in diesem Falle 3 bis

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6 Volt), das am Rücksetz (R)-Eingang angelegt wird, in einen Zustand rückgesetzt, bei dem alle Zählerausgänge den Zustand "Null" aufweisen. Der Zähler wird durch den in negativer Richtung gehenden Übergang eines Rechteck-Schwingungsimpulses, der an den Takt (CL)-Eingang gelegt wird, um eins weitergezählt.

Die Summierwiderstände des D-A-Umsetzers 15 sind mit den Anschlüssen Q6 bis Q12 des Binärzählers 14 verbunden, so dass zweiunddreissig Taktimpulse für jeden Stufenantieg bei der Treppenspannung 17 erforderlich sind. Auf diese Weise kann eine schnellere und damit billigere Taktschaltung verwendet werden. Die Widerstände R18 bis R24 des D-A-Umsetzers 15 weisen in der Binärfolge die Widerstandswerte 20, 40, 80, 160, 320, 640 und 1280 Kiloohm auf. Beim kleinsten Widerstandswert wird ein Zählerinnenwiderstand von 800 0hm in Rechnung ggestellt, so dass der tatsächliche Wert des Widerstandes 24 19,2k 0hm anstelle von 20k 0hm beträgt. Die Schaltspitzen, die normalerweise am Ausgang der Summierschaltung auftreten, werden durch den Kondensator C10 ausgefiltert. Der Anfangswert und die Stufenhöhe der Treppen-Ausgansspannung 17 wird durch die relativen Werte der beiden, den Wertebereich festlegenden Widerstände R44 und R45 festgelegt. Im vorliegenden Falle wird der Anfangswert auf etwa 2,82 Volt und de Stufenhöhe auf etwa 34 mV festgelegt. Diese Zahlen beziehen sich auf die Regelspannung für eine Batterie mit 3 Zellen, so dass die Werte pro Zelle 0,94 Volt bzw. 11,3 mV sind.

Die Spannungs-Vergleichsschaltung 22 vergleicht die Stufenspannung 17 mit der Regelspannung 34. Die Vergleichsschaltung weist Widerstände Tr11 und Tr12 auf, die als übliche emittergekoppelte Gegentaktvergleichsstufe geschaltet sind, wobei die über den Widerstand R47 auftretende Ausgansspannung vom Transistor Tr13 verstärkt wird. Die Ausgangsspannung 28 wird vom Kollektor des Transistors Tr13 abgenommen und der

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Taktschaltung 18 zugeführt, die den Zähler 14 betätigt. Die Taktschaltung 18 wird in Hrktion gesetzt,wenn die Ausgangsspannung 28 von der Vergleichsschaltung auf den oberen Pegel von etwa 9 Volt ansteigt. !Dieser Zustand tritt jedesmal dann auf, wenn die Stufenspannung 17 von der Regelspannung 23 überschritten wird. Sonst bleibt das Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung auf einem niederen Pegel, auf etwa O Volt, und die Taktschaltung 18 wird ausgeschaltet.

Die Regelspannung 23 gibt die algebraische Summe eines Abfragewertes der 3-Zellen-Batterie-Spannung und eines gleichgerichteten und geglätteten Abfragewertes der Netzwechselspannung. Die beiden Abfragewerte werden in der Summierschaltung 24- addiert. Die Batterie spannung wird über dem Spannungsteiler, der aus den Widerständen R1 und R40 bis R43 besteht, abgegriffen, wobei diese genannten Widerstände so gewählt sind, dass ein Widerstandswert von 20 Kiloohm pro Zelle vorliegt. Der Ausgeleichs-Abfragewert der Netzspannung wird von einer zusätzlichen Sekundärwicklung 52 des Transformators 50 (der ebenfalls in Fig. 4 dargestellt ist) geliefert. Diese Spannung wird durch die Diode D5, die eine wEinweg-Gleichrichtung darstellt, gleichgerichtet und vom Kondensator 08 geglättet. Die Polarität der Gleichrichtung wird so gewählt, dass die Netzkomp ensationsspannung die entgegengesetzte Polarität aufweist wie der Batteriespannungs-Probenwert. Die Netzkompensationsspannung wird über die Widerstände R38, R39 und einen einstellbaren Widerstand VR3 dem 3-Zellen-Abfragepunkt am Batteriespannungsteiler zugeführt. Der auf Grund der Netzkompensationsspannung durch die unteren Spannungsteilerwiderstände R42, R43 fliessende Strom verläuft in entgegengesetzter Richtung zu dem durch die Batteriespannung erzeugten Strom. Auf diese Weise wird der Spannungsabfall über den Widerständen R42, R43, der die Regelspannung darstellt, um einen Betrag verringert, der von dem Spannungswert der an der Sekundärwicklung des Transofrmators 50 auftritt und durch die Einstellung des einstellbaren Widerstan-

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des VR3 vorgegeben ist. Die Regelspannung wird zunächst auf 4,5 Volt für die spezielle Batterie und auf Netzspannungen von 2,60 Volt pro Zelle bzw. 230 Volt eingestellt. Der Kondensator C9 glättet die Regelspannung.

Die Taktstufe 18 wird von einem Oszillator gebildet, der eine übliche steuerbare Doppelbasisdiode aufweist, wobei die Möglichkeit besteht, die Schwingungsfolge zu Testzwecken zu erhöhen. Der Steueranschluss der steuerbaren Doppelbasisdiode PUT1 erhält eine feste Bezugsspannung von etwa 6,5 Volt von einem aus den Widerständen R50 und R51 bestehenden Spannungsteiler zugeführt.Die mit der Anode der Doppelbasisdiode PUT1 in Verbindung stehende Zeitsteuerschaltung weist zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren C11 und 012 sowie einen Ladewiderstand R49 auf, der mit dem Ausgang 28 der Vergleichsschaltung 22 verbunden ist. Dem Kondensator C12 mit dem kleineren Kapazitätswert liegt ein Transistor Tr14 parallel, der normalerweise vollständig leitend ist, nämlich auf Grund der Tatsache, dass die Basis über den Widerstand R52 ständig an der +Vs-Leitung liegt. Die Oszillatorfrequenz wird daher normalerweise durch den Kondensator 011 mit höherem Kapazitätswert festgelegt, da der Kondensator C12 mit dem kleineren Kapazitätswert auf Grund des Transistors Tr14 in seiner Wirkung ausgeschaltet ist.

Während der Überprüfung am Anfang kann die Basis des Transistors Tr14 zur Nullvolt-Leitung hin kurzgeschlossen werden, so dass der Transistor Tr14 nicht leitend ist. Auf diese Weise werden die Kondensatoren C11 und C12 in Reihe gelegt und die ζeitbestimmende Kapazität wird um einen Faktor von etwa 33 verringert. Auf diese Weise wird die Oszillatorfrequenz um den gleichen faktor erhöht und der Ablauf eines Arbeitszyklußes des Reglers geht 33^aI schneller vor sich als dies normalerweise der Fall ist. Der Taktimpuls wird vom Steueranschluss der Doppelbasisdiode FÜT1 abgenommen. Die Schwingungsform des Impulses weist an dieser Stelle der

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Schaltung eine in negativer Richtung gehende Rechteckwelle auf, die bei etwa 6,5 Volt beginnt und fast auf 0 Volt abfällt. Die Impulsform ist so, dass sie nicht abgeändert werden braucht, sondern direkt dem Takteingang des Binärzähler s 14 zugeführt werden kann.

Das Schaltungsglied 29 ist dafür vorgesehen, den Betrieb der Taktschaltung 18 abzuschalten, wenn bei angeschlossener Batterie die Netzspannung nicht angeschaltet ist, oder wenn während des Aufladevorganges die Netzspannung abgeschaltet oder unterbrochen wird. Diese3 Schaltungsglied ist deshalb notwendig, weil bei nicht vorhandenem Netzkompensationssignal die Regelspannung 23 über dem Bereich der Treppenspannung 17 liegt. Das Schaltungsglied besteht aus einem Widerstand R37» der den zeitbestimmenden Kondensatoren 011, G12 der Taktstufe 18 über eine Diode D6 parallel gelegt ist. Die Diode D6 ist normalerweise in Sperrichtung vorgespannt, und zwar durch die von der zusätzlichen Sekundärwicklung 52 des Transformators 50 über eine Diode D4 zugeführte Spannung, die vom Kondensator 07 geglättet wird. Wird die Netzspannung aus irgendeinem Grunde abgeschaltet, so wird die Diode D6 leitend und der Widerstand R37 überbrückt als Parallelwiderstand die zeitbestimmenden Kondensatoren 011, 012, so dass die Anodenspannung der Doppelbasisdiode PUT1, die auf den Auslösepegel ansteigt, abgeschaltet wird.

Der Treppengeneratorzähler 14· wird zunächst in den "alles Null" Zustand zurückgesetzt, und zwar durch den positiven Impuls,der von einer Anfangs-Rücksetzschaltung 21 dem Rücksetz (R)-Eingang des Zählers 14 zugeleitet wird. Die Anfangsrücksetzschaltung 21 besteht auch aus einem Kondensator 05 und einem Widerstand R17, die als Differenzierglied geschaltet sind und in dem Zeitpunkt einen positiven Impuls bereitstellen, wenn die Versorgung der Digitalschaltungen bei Verbindung mit der Batterie vorliegt.

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Das dem Schaltungsglied 8 zugeführte Signal 11 wird an der dreizehnten Stufe (Q13) des Zählers 14 abgenommen. Dieses Signal tritt immer dann auf, wenn der Zähler 14 höher als die ersten zwölf Stufen gezählt wird. Ohne dieses Merkmal würde die Treppenspannung bei einer Regelspannung, die höher als etwa 7? 3 Volt ist, auf den höchsten Wert ansteigen und dann auf den Anfangswert wieder abfallen, wobei sich dieser Zyklus unbegrenzt wiederholt. Das Ladegerät würde daher nie abgeschaltet werden.

Wie in Fig. 7 dargestellt ist, werden die Stufen der Treppen-Spannung 17 von einem zweiten Binärzähler zeitlich festgelegt, der auch als Intervallζeit-Zähler13 bezeichnet wird. Dieser Zähler steht mit einer Taktschaltung 32 und einem Rücksetzglied 20 in Verbindung. Das dem Schaltungsglied 8 und den Schalttransistoren Tr3, Tr4 für die grüne Lampe zugeführte Signal lOkommt von der dreizehnten Stufe (Q13) des Zählers 13· Die Taktimpulse werden von der Taktschaltung her ständig am Takt-(CL)-Eingang bereitgestellt, wenn die Klemmspannung des Ladegeräts über 2,35 Volt pro Zelle liegt.

Zu Beginn jeder Stufe der Treppenspannung werden Rücksetzimpulse vom Rücksetzglied 20 an den Rücksetz (R)-Eingang geliefert.

Die Tastschaltung 32 ist entsprechend der Taktschaltung 18 aufgebaut, wobei der Transistor Tr15, der Widerstand R62 und die Kondensatoren 013 und G14 der Taktschaltung 32 dem Transistor Tr14, dem Widerstand R52 bzw. den Kondensatoren G11 und G12 der Taktschaltung 18 entsprechen. Die Taktschaltung 32 weist darüberhinaus zwei Dioden D7, D8 für den Temperaturausgleich auf, die zwischen dem Steueranschluss einer Doppelbasisdiode PÜT2 und der Bezugsspannungsquelle für den Steueranschluss liegen. Die Taktschaltung 32 enthält darüberhinaus gegenüber der Taktschaltung 18 einen Steueranschluss-Widerstand R56, um die beiden Dioden vorzu-

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spannen, eine Einstellmöglichkeit, um die Bezugsspannung am Steueranechluss zu ändern, sowie einen Kondensator C15 für die Störsignalunterdrückung, der zwischen den St euer anschluss und die Anode der Doppelbasisdiode FUT2 gelegt ist, um zu verhindern, dass die Taktschaltung auf Störspannungspitzen anspricht. Der ζeitbestimmende Widerstand R57 ist über eine Leitung 40 mit einem Abgriff an dem Batterie-Spannungsteiler verbunden, der aus den Widerständen E2 und R58 bis R61 (vgl. 3?ig. 5) besteht. An diesem Abgriff tritt die einer 3-Zellenbatterie entsprechende Batterie spannung auf. Die Taktschaltung 32 wird zunächst durch Einstellen der Bezugsspannung am Steueranschluss des Doppelbasisdiode PUT2 so eingestellt, dass sie bei einer am Ladegerät-Anschluss auftretenden Spannung von 2,35 + 0,02 Volt pro Zelle beginnt, Taktimpulse abzugeben. Die Einstellung wird mittels des Voreinstellwiderstandes VR2 und eines damit in Verbindung stehenden Widerstandes R55 vorgenommen. Die Dioden D7 und D8 bewirken, dass die bei der Auslösespannung auf Grund des negativen Temperaturkoeffizienten der Doppelbäsisschaltung PUT2 auftretenden Spannungsänderungen etwa gleich den Spannungsänderungen der Batteriespannung wird, die auf Grund des negativen Temperaturkoeffizienten bei der Aufladung auftreten.

Das Rücksetzglied 20 weist eine Inverterschaltung 62, einen strombegrenzenden Widerstand R26 und ein Differenzierglied auf, das durch einen Kondensator 06 und einen Widerstand R25 gebildet wird. Das am Differenzierglied anliegende Eingangssignal 19 wird von der Stufe 5 (Q5) des Treppen-Generatorzählers 14 abgenommen. Das Ausgangssignal des Differenziergliedes wird dem Eingang der Inverterschaltung 62 über den Widerstand R26 zugeführt. Im Ruhezustand wird das Signal am Eingang der Inverterschaltung auf einen Pegel gehalten, der der an der Leitung +Vs anliegenden Spannung entspricht. Am Inverterausgang liegt daher eine Spannung mit 0 Volt an. Eine Änderung des Q5-Ausgangssignals des Zählers 14 vom "0" -

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Zustand in den "1" Zustand hat keinen Einfluss auf das Inverterausgangssignal, da der Inverter einen positiven Impuls am Inverterausgang erzeugt, der über die Spannung +Vs hinausgeht. Ein Übergang des Q5-Ausgangssignals von dem "^" in den "JO"-Zustand führt jedoch zu einem negativen Impuls am Invertereingang und daher zu einem positiven Impuls am Inverterausgang. Dieser Impuls setzt den Zähler 13 zurück. Da die
erste Stufe des D-A-Umsetzers 15 mit dem Q6-Ausgang des
Zählers 14 verbunden ist, tritt jede Stufenänderung der
Stufenspannung 17 gleichzeitig mit einem "1" nach "O"-Übergang am Q5-Ausgang auf. Daher wird der Zähler 13 bei jeder
Stufenänderung der Treppenspannung 17 rückgesetzt.

Die Arbeitsweise des Ladegeräts ist auf Grund der ausführlichen Beschreibung der Schaltung in Verbindung mit den allgemeinen Aussagen über die Merkmale der Erfindung verständlich.

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Claims (1)

1. Patentansp rücke

   Batterieladegerät mit einer ron einer Wechsel spannungsquelle gespeisten Schaltung, die einen Ladegleichstrom an die Batterieklemmen liefert und eine Impedanz aufweist, die eine Ladekennlinie ergibt, bei der der Ladestrom im wesentlichen mit ansteigender Batteriespannung abnimmt, gekennzeic hne t durch eine auf die Zeiteinheit bezogene.. Zunahme eines Hegelsignals ansprechende Schaltung zur Ladegerätabschaltung, um einen Abschnitt des Ladevorganges zu beenden, wenn die auf die Zeiteinheit bezogene Zunahme des Hegelsignals unter einen vorgegebenen Wert abfällt, wobei das Regelsignal aus der Differenz zwischen einem von der Batteriespannung abhängigen Signal und einem von der Versorgungs-Wechsel— spannung abhängigen Signal gebildet wird.

   Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten des Regelsignals so zueinander im Verhältnis stehen, dass das Regel signal im wesentlichen von den Schwankungen der Versorgungs-Wechselspannung unbeeinflusst bleibt, wenigstens dann, wenn die Batterie sich dem Zustande nähert, bei dem sie voll aufgeladen ist.

   Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Feststellen der auf die Zeiteinheit bezogenen Zunahme des Regelsignals mit einer das Regelsignal mit einer Bezugspannung vergleichenden Spannungs-Vergleichsschaltung (22), durch Schaltungen (14, 15)»um die Bezugsspannung bezüglich der Regelspannung stufenweise und immer dann anzuheben, wenn das Regelsignal die Bezugsspannung übersteigt, und durch Schaltungseinrichtungen, um die Abschaltung zu bewirken, wenn das Zeitintervall zwischen den Stufen einen vorgegebenen Wert übersteigt.

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   4·. Batterieladegerät, gekennzeichnet durch, eine zur JLaschal-

   vorgesehene TTcnaTtung

   tung eines Abschnittes des Ladevorganges^ mit einer Spannungs-Vergleichsschaltung (22), die eine Bezugsspannung mit einem mit der Batteriespannung sich ändernden Regelsignal vergleicht, durch Schaltungen (14-, 15) > um die Bezugsspannung bezüglich dem Regelsignal immer dann stufenweise anzuheben, wenn das Regelsignal die Bezugsspannung übersteigt, und durch Schaltungseinrichtungen, um den Ladevorgang zu beenden, wenn das Zeitintervall zwischen den Stufen einen vorgegebenen Wert übersteigt.

   5. Batterieladegerät nach Anspruch 3 oder 4·, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelsignal bezüglich des Batteriesignales konstant gehalten und die Bezugsspannung änfenweise erhöht wird.

   6. Batterieladegerät nach Anspruch 3 oder wenigstens einem der Ansprüche 4· und 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsstufen im wesentlichen gleich sind.

   7. Batterieladegerät nach Anspruch 3 oder 4- bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtungen für das Abschalten den Ladevorgang vollständig beenden, und das vorgegebene Zeitintervall ausreicht, eine Ausgleiehsladung zu schaffen.

   8. Batterieladegerät nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4- bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Zeitintervall nibht kürzer als 1/2 Stunde ist.

   9. Batterieladegerät nach Anspruch 3 oder wenigstens einem der Ansprüche 4- bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Aufladung von Bleibatterien verwendet wird, wobei die Bezugsspannung um Spannungsstufen erhöht wird, die nicht grosser sind als 0,020 Volt pro Zelle.

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   10. Batterieladegerät nach Anspruch 3 oder wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Bezugsspannung bereitstellende Schaltung (15) eis. binär gewichtetes Widerstands-Netzwerk (R18-R24) aufweist, das von einem binären Bezugszähler (14) gesteuert wird, der den wirksamen Widerstandswert des Netzwerkes schrittweise erhöht.

   11. Batterieladegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der binäre Bezugszähler (14) von einem mittels einer Vergleicherschaltung (22) gesteuerten Taktoszillator (18) weitergezählt wird, um die Bezugsspannung um eine Stufe nur dann anzuheben, wenn das Regelsignal die Bezugsspannung übersteigt.

   12. Batterieladegerät nach Anspruch 3 oder wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 11, gekennzeichnet durch einen Zähler (13), der als Stoppuhr dient und immer dann rückgesetzt wird, wenn die Bezugsspannung um einen Schritt angehoben wird, und der von einem Oszillator (32) ein Signal zugeführt bekommt, um die Länge der Zeitabschnitte festzustellen, bis die Bezugsspannung das Regelsignal übersteigt, und der so ausgebildet ist, dass er bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes die Abschaltung bewirkt.

   13· Batterieladegerät nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung zum Abschalten erst dann in Funktion tritt, wenn die Batteriespannung einen vorgegebenen Wert übersteigt.

   14. Batterieladegerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Laden von Bleibatterien verwendet wird, wobei der vorgegebene Wert 2,35 Volt pro Zelle beträgt.

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