DE3417481A1

DE3417481A1 - Schutzschaltung fuer einen akkumulator

Info

Publication number: DE3417481A1
Application number: DE19843417481
Authority: DE
Inventors: Manfred 8950 Kaufbeuren Trautmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1985-11-14

Description

Schutzschaltung f ü r ^ejriι e η ^ Ak. k um u1 at ο r

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für einen Akkumulator, der über einen Relaisschalter mit einem Verbraucher verbindbar ist, wobei die Spule des Relais in Serie mit einem Einschaltkontakt zwischen den Polen des Akkumulators geschaltet ist.

Bei nicht stationären Fahrzeugen, wie beispielsweise bei Booten oder Campingfahrzeugen erfolgt die Stromversorgung der Verbraucher üblicherweise durch Akkumulatoren, üblicherweise ist zwischen Akkumulator und Verbraucher ein Zerhacker und ein Transformator geschaltet, wodurch die Gleichspannung des Akkumulators auf be-i spiel swei se 220VoIt Wechselspannung transformiert wird. Es ist hierbei bekannt, Überlastsicherungen vorzusehen, welche die Verbindung zwischen Akkumulator und Verbraucher unterbrechen, wenn ein übermäßig hoher Strom zum Verbraucher fließt , der zu einer Beschädigung des Akkumulators führen könnte. Es ist hierbei bekannt, die Überlastsicherung so auszubilden, daß die Verbindung auch dann unterbrochen bleibt, wenn der Verbraucher abgeschaltet ist, so daß die Verbindung durch Betätigen

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der Überlastsicherungen manuell wieder hergestellt werden muß.

In diesem Zusammenhang ist es wünschenswert eine weitere Sicherung einzubauen, die verhindert, daß der Akkumulator zu tief entladen wird. Eine einfache Stromkreisunterbrechung bei zu tiefem ""Absinken der Akkumulatorspannung genügt in diesem Zusammenhang jedoch nicht. Dies wird beispielhaft an Folgendem deutlich : Handelt es sich bei dem Verbraucher um einen Fön, der unter Zwischenschaltung eines Zerhackers und eines Transformators vom Akkumulator betrieben wird und sinkt die Akkumulatorspannung zu weit ab, dann wird der Stromkreis zum Akkumulator unterbrochen . Wird der Fön nicht vom zum Transformator führenden Netz getrennt und der Akkumulator wieder aufgeladen, dann würde der Stromkreis bei Erreichen einer bestimmten Akkumulatorspannung wieder geschlossen werden, wodurch der Fön wieder in Betrieb genommen wird und, da keine Bedienungsperson vorhanden ist, Gegenstände in Brand setzen kann.

Es besteht die Aufgabe, die Schutzschaltung so auszubilden, daß bei einem unzulässigen Absinken der Akkumulatorspannung der Stromkreis zum Verbraucher geöffnet wird , diese Unterbrechung anhält, auch wenn die Akkumulatorspannung wieder ansteigt und die Verbindung erst dann wieder herstellbar ist, nachdem der Einschaltkontakt geöffnet wurde.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Arbeitsprinzips und

Fig. 2 ein Schaltbild der Schutzschaltung.

Zwischen den Polen 1, 2 des Akkumulators und einem Verbraucher R ist ein Relaisschalter 4 geschaltet. Die Spule 3 des Relais ist in Serie mit einem Einschaltkontakt 5 zwischen den Polen 1, 2 geschaltet. In diese Serienschaltung ist zwischengeschaltet der Schalter K eines Speicherschalters KS, dessen Speicher S verbunden ist mit dem Ausgang einer Spannungsvergleicherschaltung V , welcher ebenfalls zwischen den Polen 1, 2 geschaltet ist.

Liegt eine normale Betriebsspannung vor und wird der Einschaltkontakt 5 geschlossen, dann weist der Ausgang der Vergleicherschaltung einen ersten Schaltzustand auf, der bewirkt, daß auch der Schalter K schließt und somit ein Strom durch die Spule 3 über die Schalter K, zu fließen vermag. Hierdurch wird der Relaisschalter

4 geschlossen. Sinkt die Spannung zwischen den Polen 1, 2 unzulässig ab, dann wechselt der Ausgang der Vergleicherschaltung V von einem ersten in einen zweiten Schaltzustand bei Erreichen einer bestimmten Mindestspannung. Dieser zweite Schaltzustand wird im Speicher

5 gespeichert und gleichzeitig der Schalter K geöffnet. Hierdurch wird der Strom durch die Spule 3 unterbrochen und der Relaisschalter 4 geöffnet.

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Steigt die Spannung zwischen den Polen 1, 2 an, dann wechselt der Ausgang der Vergleicherschaltung V vom zweiten in den ersten Schaltzustand. Da jedoch der zweite Schaltzustand im Speicher S gespeichert bleibt, bleibt der Schalter K geöffnet, wodurch die Spule 3 nach wie vor stromlos ist. Wird jedoch der Einschaltkontakt 5 geöffnet, dann wird im Speicher S der zweite Schaltzustand gelöscht. Wird der Einschaltkontakt 5 wieder geschlossen, dann ist der Ausgang der Speicherschaltung V und somit der Speicherinhalt des Speichers S bestimmend für den Schaltzustand des Schalters K. Die Akkumulatorspannung, bei welcher die Vergleicherschaltung V vom ersten in den zweiten Schaltzustand wechselt kann unterschiedlich sein und niedriger liegen als die Spannung, bei welcher die Vergleicherschaltung V vom zweiten in den ersten Schaltzustand wechselt.

In Fig. 2 wird der Speicherschalter KS nach Fig. 1 gebildet von den Transistoren 7, 8 , dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10. Die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 7 ist hierbei zwischen der Spule 3 und dem Einschaltkontakt 5 geschaltet. Die Emitter-Kollektorstrecke des Haltetransistors 8 liegt zwischen der Basis des Transistors 7 und dessen Emitter. Zwischen der Basis des Transistors 8 und dem Kollektor des Transistors

7 ist der Widerstand 9 geschaltet, während der Kondensator 10 zwischen Basis und Emitter des Transistors

8 geschaltet ist.

Die Basis des Transistors 7 ist über einen Widerstand verbunden mit dem Ausgang eines Komparators 11. Zwisehen den Polen 1, 2 sind zwei Spannungsteiler geschaltet. Der eine Spannungsteiler besteht aus dem Widerstand 12 und

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der Zenerdiode 13. Der Mittenabgriff dieses Spannungsteilers ist mit dem Invertereingang des Komparators verbunden. Parallel zur Zenerdiode 13 ist ein Kondensator 16 geschaltet.

Der andere Spannungsteiler besteht aus den Widerständen 14, 15, von denen der eine Widerstand 15 einstellbar ist. Der Mittenabgriff dieses Spannungsteilers ist verbunden mit dem Nichtinvertereingang des Komparators 11.

Zwischen dem Ausgang des Komparators 11 und dessen Nichtinvertereingang ist eine RUckkopplungsschleife geschaltet, welche aus dem einstellbaren Widerstand 17 und der Diode 18 besteht. Die Anode der Diode 18 weist hierbei zum Ausgang des Komparators 11.

Herrscht zwischen den Polen 1, 2 Normalspannung und wird der Einschaltkontakt 5 geschlossen,dann erfolgt infolge des Kondensators 16 der Spannungsaufbau am Invertereingang des Komparators 11 verzögert, so daß dessen Ausgangsspannung einen positiven Wert annimmt. Diese positive Spannung liegt an der Basis des Transistors 7 an, wodurch dessen Emitter-Kollektorstrecke geschlossen wird, so daß Strom durch die Spule 3 fließt und der Relaisschalter 4 schließt. Der Transistor 8 ist hierbei gesperrt.

Sinkt die Spannung zwi sehen den Polen 1, 2 unter einen bestimmten Wert ab, der durch die Einstellung des Widerstands 15 bestimmt ist, dann schaltet der Komparator 11 an seinem Ausgang auf den zweiten negativen Schaltzustand um. Hierdurch wird bewirkt, daß der Transistor 7 sperrt, während der Transistor 8 leitend wird. Die Spule 3 , die über die Diode 6 mit dem Pol 1 verbunden ist, wird hierdurch stromlos.Um einen stabilen zweiten

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negativen Schaltzustand am Ausgang des !Comparators Il zu erhalten, wird das negative Signal an dessen Ausgang über den Widerstand 17 und die Diode 18 rückgekoppelt auf den Nichtinvertereingang .

Wächst die Spannung zwi sehen den Polen 1, 2 wieder an, beispielsweise durch Aufladen des Akkumulators, dann wechselt der Ausgang des Komparators 11 bei Erreichen einer zweiten Spannung zwischen den Polen 1, 2 von negativ nach positiv. Diese zweite Spannung ist bestimmt durch die Einstellung des Widerstands 17. Diese zweite Spannung, bei welcher der Ausgang des Komparators 11 vom zweiten in den ersten Schaltzustand wechselt, liegt höher als die erste Spannung , bei welcher ein Wechsel vom ersten in den zweiten Schaltzustand stattgefunden hat.

Da jedoch wegen des leitenden Transistors 8 die Basis des Transistors 7 nach wie vor mit negativen Potential verbunden ist, wechseln die beiden Transistoren 7, 8 ihre Schaltzustände nicht, wenn am Ausgang des Komparators 11 ein Wechsel vom negativen in postives Potential stattfindet. Die Spule 3 und damit der Verbraucher R bleiben stromlos, auch wenn der Akkumulator wieder voll aufgeladen ist.

Erst mit 'Öffnen des Einschaltkontaktes 5 ist die Bereitschaft gegeben, den Verbraucher R abermals zu bestromerw Diese Bestromung ist möglich, wenn der Einschaltkontakt 5 von Neuem geschlossen wird und die Spannung zwischen den Polen 1, 2 über den vom Widerstand 15 bestimmten ersten Spannungswert liegt.

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Zwischen dem Pol 1 und der Vergleicherschaltung V bzw. den Spannungsteilern 12,13 und 14,15 ist ein Transistor 20 geschaltet, dessen Basis über einen Widerstand 21 angeschlossen ist an die Verbindung zwischen den Schaltern K, 5 bzw. dem Transistor 7 und dem Schalter 5. Mit Schließen des Schalters 5 wird der Transistor 20 leitend.

Claims

Patentanwalt

Rehlingenstraße 8 · Postfach 260

D-8900 Augsburg 31

Telefon 0821/36015+36016

Telex 533275

Pos.scheckkomo: München Nr. .547 89-801 _Anm#. _Manfred TraUtlTiann

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Ansprüche

Schutzschaltung für einen Akkumulator , der über einen Relaisschalter mit einem Verbraucher verbindbar ist, wobei die Spule des Relais in Serie mit einem Einschaltkontakt zwischen den Polen des Akkumulators geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polen 1, 2 des Akkumulators eine Spannungsvergleicherschaltung (V) geschaltet ist, deren Ausgang beim Unterschreiten einer ersten Akkumulatorsspannung von einem ersten in einen zweiten Schaltzustand umschaltet, der zweite Schaltzustand in einem Speicher (S) gespeichert wird, der Teil eines Speicherschalters (KS) bildet, dessen Schalter (K) in Serie zur Spule (3) und Einschaltkontakt (5) geschaltet ist und dessen Schalter (K) öffnet, wenn der Speicher (S) den zweiten Schaltzustand speichert und der zweite Schaltzustand im Speicher (S) erst-gelöscht wird, wen^n der Einschaltkontakt (5) geöffent wird.

Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherschalter (KS) aus einer Sample-and-Hold-Schaltung besteht, bei welcher die Emitter-Kollektorstrecke des Schalttransistors (7) in Serie mit der Spule (3) und dem Einschaltkontakt (5) geschaltet ist , dessen Basis mit dem Ausgang der Vergleicherschaltung (V) und mit

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einem Haltetransistor (8) verbunden ist.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Haltetransistors (8) über einen Widerstand (9) mit einem Pol des Akkumulators verbunden ist und die Emitter-Kollektorstrecke dieses Haltetransistors (8) zwischen der Basis des Schalttransistors (7) und der zum anderen Pol führenden Leitung liegt in welcher der Einschaltkontakt (5) angeordnet ist.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung einen Komparator (11) aufweist,dessen Eingänge jeweils am Abgriff von zwischen den Polen (1, 2) geschalteten Spannungsteilern liegen, von denen der eine ein Zenerdiode (13) aufweist.

5. Schutzschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Zenerdiode (13) ein Kondensator (16) geschaltet ist.

6. Schutzschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Teilerschaltung einen einstellbaren Widerstand (15) aufweist.

7. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem anderen Spannungsteiler verbundene Eingang des Komparators (11) über eine Diode (18) mit dessen Ausgang verbunden ist, die dem zweiten Schaltzustand zu diesem Eingang gibt.

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8. Schutzschaltung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß in Serie zur Diode (18) ein einstellbarer Widerstand (17) geschaltet ist.

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