DE3340944C2 - - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
- H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
- H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Batterie-Schnelladeschaltung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Eine solche Ladeschaltung ist aus der DE-OS
30 38 538 bekannt.
Bei der bekannten Ladeschaltung ist das Halbleiterele
ment in der Steuerschaltung eine Zenerdiode, die in be
zug auf den Ladestrom in Sperrichtung geschaltet ist,
und in der Serienschaltung aus Widerstand und Zenerdiode
ist zusätzlich eine in Durchlaßrichtung geschaltete Dio
de angeordnet. Wenn infolge der Überschreitung der Aus
lösetemperatur des Thermostatschalters der Schnellade
kreis unterbrochen wird, dann wird die Zenerdiode lei
tend und setzt somit das Potential herab, das am Verbin
dungspunkt zum Vorwiderstand vorhanden ist und der Gate
elektrode des Thyristors zugeführt ist. Dieser wird da
her in gesperrtem Zustand gehalten, auch wenn der Ther
mostatschalter später wieder schließt.
Nachteilig an dieser Schaltung ist, daß sie eine Diode
zusätzlich zu der Zenerdiode in der Steuerschaltung er
forderlich macht, durch die nach dem Auftrennen des
Thermostatschalters ständig Nachladestrom fließt, woraus
sich unnötige Verluste an der Diode ergeben.
Aus der DE-AS 20 58 898 ist eine Schnelladeeinrichtung
für eine Batterie bekannt, die einen Thyristor aufweist,
der zu der aufzuladenden Batterie in Reihe geschaltet
ist, wobei dessen Steuerkreis an einen ersten
Steuerkreis angeschlossen ist, der einen den Steuerstrom
des Thyristors beeinflussenden ersten Transistor auf
weist, der durch einen weiteren Steuerkreis beeinflußbar
ist, der einen zweiten Transistor enthält, dessen Basis
mit einem parallel zur Batterie angeordneten Spannungs
teiler verbunden ist. Der erste Transistor 12 arbeitet
als variabler Widerstand und seine
Kollektor-Emitter-Strecke ist parallel zur
Gate-Kathoden-Strecke des Thyristors geschaltet, wobei
die Anode des Thyristors so über einen Rückkopplungswi
derstand mit der Basis des ersten Transistors verbunden
ist, daß der nach Erreichen der End-Ladespannung er
reichte Durchsteuerungszustand des ersten Transistors
infolge der sprunghaft ansteigenden Rückkopplungsspan
nung unterstützt wird und aufrechterhalten bleibt. Mit
tels eines temperaturabhängig veränderbaren Widerstandes
wird erreicht, daß auch bei Temperaturschwankungen bei
Erreichen der Sollspannung der Batterie der Thyristor
mit Sicherheit abgeschaltet wird. Dieser temperaturab
hängige Widerstand ist im Spannungsteiler angeordnet,
mit dem die Basis des zweiten Transistors verbunden ist.
Er reagiert nur auf die Umgebungstemperatur, nicht je
doch auf die Batterietemperatur.
Aus der DE-OS 25 44 764 ist eine Batterieladeschaltung
bekannt, bei der die Ladespannung der Batterie mit einer
Vergleichspannung verglichen und daraus abgeleitet der
Ladevorgang gesteuert wird. Ein Temperaturfühler ist
nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Schnelladeschaltung der eingangs genannten Art
anzugeben, die einen einfacheren Aufbau aufweist und ge
ringere Verluste nach dem Auslösen des Thermostatschal
ters zeigt.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist in der Steuer
schaltung nur ein einziges Halbleiterelement in Form ei
nes Transistors angeordnet. Ein der Diode entsprechendes
Bauelement fehlt. Der Transistor befindet sich im Nor
malbetrieb im Sperrzustand und wird bei Unterbrechung
des Schnelladekreises durch den Thermostatschalter in
den Leitfähigkeitszustand gebracht, wodurch die Gate
elektrode zwangsweise auf so niedriges Potential ge
bracht wird, daß ein erneutes Leitfähigwerden des ge
steuerten Gleichrichters verhindert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Schaltungsdiagramm eines
bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Er
findung.
Die Quelle für eine Batterieladespannung enthält eine
Wechselstromquelle 1, einen Transformator 2 und eine
Diodenbrücke mit Dioden D 2, D 3, D 4 und D 5. Das gleich
gerichtete Ausgangssignal der Diodenbrücke ist der
Spannungspegel V DC , der durch einen Kondensator C 2 ge
glättet wird.
Eine Batterie Ba mit einem Spannungsabfall V Ba liegt
in Reihe zum Kondensator C 2, zu einer ersten Steuer
einrichtung zum Steuern des Ladens der Batterie Ba und
zu einer Einrichtung, die auf einen vorbestimmten La
dungszustand der Batterie Ba anspricht, um die erste
Steuereinrichtung von einer ersten Betriebsart auf eine
zweite Betriebsart umzuschalten.
Wie die Figur zeigt, enthält die erste Steuereinrichtung
einen Thermostatschalter Th, der auf die Temperatur der
Batterie Ba anspricht.
Die erste Steuereinrichtung enthält weiterhin einen Thyristor
SCR mit einem Gatter G
einer Anode A, die mit einem Ausgang des Thermostatschalters Th
verbunden ist, und einer Kathode K. Die erste Betriebs
art des Thyristors SCR be
steht in einem leitenden Zustand, der ein Laden der
Batterie Ba ermöglicht, während die zweite Betriebsart
in einem nichtleitenden Zustand besteht, der ein Laden
der Batterie Ba verhindert.
Eine zweite Steuereinrichtung ist zu der Reihenschaltung aus
Thermostatschalter Th und Thyristor SCR parallel geschaltet und
dient dazu, ein Rückschalten des
Thyristors SCR in
den leitenden Zustand, nachdem der Thermostatschalter Th bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur der Batterie
Ba den
Thyristor SCR
aus dem leitenden Zustand in
den nicht leitenden Zustand
umgeschaltet hat, zu verhindern.
Die vorbestimmte Temperatur entspricht einem vollstän
dig geladenen Zustand der Batterie Ba .
Wie dargestellt ist, ist die zweite Steuereinrich
tung eine Steuerschaltung zum Steuern der Gatespannung
des Thyristors SCR und
enthält die Widerstände R 1, R 3 und
R 4, den Kondensator C 1 und den Transistor Tr 1.
Ein Vorspannungswiderstand R 2 ist zwischen dem Gate G
und der Kathode K des Thyristors
SCR angeschlossen. Die Basis des Transi
stors Tr 2 ist mit dem Gate G des Thyristors
SCR verbunden. Ein Ladeanzeige
element D 1 und ein Strombegrenzungswiderstand R 5 sind
über den Transistor Tr 2 parallel zum Kondensator C 2 ge
schaltet.
Die oben beschriebene Schaltung arbeitet
folgendermaßen: Unmittelbar nach dem Beginn des Ladens
ist der Kondensator C 1 noch nicht geladen, so daß die
Basis-Emitter-Spannung des Transistors Tr 1 null ist und
der Transistor Tr 1 nichtleitend ist. Wenn nun der Kondensa
tor C 1 geladen wird, fließt ein Gatestrom zu dem
Gate des Thyristors
SCR.
Der Gatestrom des Thyristors
SCR wird der Einschaltstrom, um den Thyristor
SCR in seinen leitenden
Zustand zu versetzen. Daher wird, bevor der Transistor Tr 1
leitend wird, der Thyristor
SCR in seinen leitenden Zustand versetzt, so daß
die Batterie Ba geladen werden kann.
Der Spannungsabfall über dem Thyristor
SCR, der durch den Ladestrom bewirkt
wird, ist niedrig, und die Ladespannung des Kondensa
tors C 1 erreicht kein ausreichendes Niveau, um den
Transistor Tr 1 leitend zu machen, so daß das Laden fort
schreitet. Wenn die Batterie Ba vollständig geladen ist
und die Temperatur des Behälters der Batterie Ba einen
bestimmten, vorbestimmten Wert erreicht, wird der Thermo
statschalter Th, der wärmeleitend mit dem Batteriebehälter bzw.
Batteriegehäuse verbunden ist, geöffnet. Als Ergebnis
hiervon wird der Thyristor
SCR in seinen nichtleitenden Zustand versetzt,
so daß das Laden der Batterie Ba aufhört.
Wenn der Thermostatschalter Th öffnet, wird die Differenz
(V Dc - V Ba ) zwischen der gleichgerichteten Spannung V Dc
und der Batteriespannung V Ba an die Gatesteuerschal
tung (R 1, Tr 1, R 3, R 4 und C 1) angelegt. Als Ergebnis
hiervon wird der Kondensator C 1 bis zur Durchsteuerspan
nung des Transistors Tr 1 geladen, so daß der Transistor Tr 1
leitfähig wird.
Selbst wenn die Batterietemperatur abnimmt und der Ther
mostatschalter Th wieder schließt, wird kein Gate
strom an den Thyristor
SCR angelegt, da der
Transistor Tr 1 leitend ist. Die sich über den Wider
stand R 4 aufgrund der Spannungsteilerwiderstände R 3 und R 4
aufbauende Spannung ist derart bemessen, daß sie erheb
lich höher als die Schaltspannung des Transistors Tr 1 ist.
Selbst wenn daher sich die Versorgungsspannung mehr oder
weniger während der Überladungs-Verhinderungszeit
ändert, ist die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Tr 1
groß genug, um den Transistor Tr 1 leitend zu halten.
Daher wird eine fehlerhafte Betriebsweise des Thyristors
SCR mit Sicherheit verhin
dert.
Während dieser Betriebsweise hält ein geringer Strom,
der durch den Transistor Tr 1 und den Widerstand R 1 fließt,
die Batterie vollständig geladen. Das bedeutet, daß eine
sogenannte "Pufferladungsbetriebsweise" ausgeführt wird.
Claims (2)
1. Batterie-Schnelladeschaltung, enthaltend eine Serien
schaltung aus der zu ladenden Batterie, einem dem
Batteriegehäuse zugeordneten Thermostatschalter, der
oberhalb einer vorgegebenen Temperatur den
Schnelladestromfluß unterbricht, und einem Thyristor,
sowie eine parallel zu der Se
rienschaltung aus Thermostatschalter und
Thyristor geschaltete Steuerschaltung, die
nach Unterbrechung des Schnelladestromflusses durch den
Thermostatschalter den Thyristor
unabhängig vom Zustand des Thermostatschalters im Sperr
zustand hält, enthaltend eine Reihenschaltung aus einem
ersten Widerstand und einem Halbleiterbauelement, an de
ren gemeinsamen Verbindungspunkt die Gateelektrode des Thyristors
angeschlossen ist,
einen Kondensator, der bei Unterbrechung des
Schnelladestromflusses geladen wird, und einen zweiten
Widerstand, der die Gateelektrode des
Thyristors mit dessen Kathode verbindet, dadurch
gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement ein Tran
sistor (Tr 1) ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwi
schen den ersten Widerstand (R 1) und die Kathode (K) des Thyristors
(SCR) geschaltet ist
und dessen Basis mit dem Abgriff eines Spannungsteilers
(R 3, R 4) verbunden ist, der parallel zur Reihenschaltung
aus Thermostatschalter (Th) und
Thyristor (SCR) geschaltet ist, und daß der Konden
sator (C 1) zwischen die Basis des Transistors (Tr 1) und
die Kathode (K) des Thyristors
(SCR) geschaltet ist.
2. Batterie-Schnelladeschaltung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß an die Gateelektrode (G) des
Thyristors (SCR) die Basis eines zwei
ten Transistors (Tr 2) angeschlossen ist, der in Serie
mit einer Anzeigeleuchtdiode (D 1) geschaltet ist.
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