DE1952042C3 - Verfahren zum selbsttätigen Laden einer Akkumulatorenbatterie in zwei Stufen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

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.

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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,r_lUngstempeiatur 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" J_n^ _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 ™J_en g_emef_s*_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 em_b 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 t_{fe 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. MJ_eS«^ 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^_{eraturkoeffiziente}n 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 steh}e„ wie

und eine Diode mit dem Ausgangskre.s des dritten Sonden «nd^^ ^ _{Massen der gleich}en

^tlSSrSdt» Agenden an Hand der e₅ GrtJ-ojJ^ ^_{n der ümgebungs}- und

Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt ^D^_t^™^e _cr_{atur wir}d, 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 R_n mit der negativen Versor- Transistor T_t 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 R_v 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 R_s 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 7_S 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 T_t 30 stors 7_S 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,n_r ?"' *^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 7_U 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

SIStOrS T vr-rhlindi-n sind Γ>η Race rlfc Τπ,,γΓ r\.„ L- j ._ "^Jlullfc "IA WlOC

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 d_em e<i Sri^heitS2onc '
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 R_lH 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 / laduno_Sb[.,rid n, ^^{m Sch}.^nei^ladVⁿßs-™m Lanf^im gesteuert sind. Die KnopfceHe. welche die Teiler- samten D , _er ^um?.f^chrt »t während der gc brücke Ä„,Ä_IH 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} S^c/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 Γ}β· welcher durch du Uulunpsbeirielv ' ableitet D ,Τ ^Wlderstand«_M geliefert ist

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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 R_u 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 I_t in Gleichrichtung und Stabilisierung eines Stromes aus der Weise um, daß die Knopfzelle Bo₂ die Teiler- einem Wechselstromnetz gezeigt, die eine Gleichbrücke R₁₅, R_m 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 R_lm 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

Verzogerungsdauer, _{Strom im wesentUchen Jn g]ejcher We}j _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 3Uf_{1 unc}j 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 Γ_1η| und T beispielsweise

1-4. beschriebenen. 12° C erreicht, dann neigt der Transistor T_1n., 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 R_t 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 2VT_A niedriger als 6° C einschaltet und für einen Unterschied T_u-T.\ größer als 12° C ausschaltet.

Überdies umfaßt das Relais R_u 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 T_m 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 C_n 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 T_1n., arbeiten wie oben beschrieben, wobei der Transistor T_1n, von dem Transistor T₁₀₂ abhängig bleibt. Jedoch wenn der Transistor T₁₀, leitend ist, entsteht ein Stromstoß durch den Widerstand R_10n 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 T_1M polarisiert und steuert die Regelung der Ladung.

Der Transistor T₁₀₅ ist gesperrt, wenn die v_erzögerung 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 \S^r: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 R_n, 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 R_t umfassen, dessen Kontakt T₁ den Kreis des

Relais R_n 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 T_n beispielsweise um 10 bis 12° über die Temperatur T_x ansteigt, schaltet sich das Relais R₁ aus, der Kontakt r, schließt sich und das

Relais K_a 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 T_1n, und T₁₀₂ im Vergleich zu denen der Fig. 3 und 4 vertauscht, um die Funktion des Relais K_t 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 T_n 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 T_n am Ende des Ladevorgangs ansteigt und einen Wert gleich T_x + 12° C erreicht, schaltet sich das Relais R_t 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 T_ln4 auf, wenn ihre Temperaturdifferenz gering ist. Der Transistor T_1n, leitet quasi den gesamten in dem Widerstand R₁₀., fließenden Strom ab. Der Transistor T₁₀₃ ist gesperrt und das Relais R_t befindet sich in Ruhestellung (der Kontakt r, ist geschlossen).

Vorausgesetzt die Temperatur T_x 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 T_1n., nimmt ab. Wenn der erhaltene Unterschied zwischen T_n-T.\ 12⁰C überschreitet, beginnt der Transistor T₁₀₂ sich zu sperren, und der durch den Widerstand R_1n", fließende Strom polarisiert den Transistor T₁₀.., und das Relais R_t 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 R_1n, mit einem Spulenende des Relais R_x 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.

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

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 K_a eingeschaltet, der Widerstand R_ia 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 K_t 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 T_1n,., T_1n, und T,_ns, die Hilfskontakte K₁ und R,, und die Verzögerungs-Kondensatoren C₃ und C₄ gesichert.

Der Kontakt r_f> des Relais R₁ schließt einen Kreis,

der von der Leitung L., ausgeht und entlang der Emitter-Kollektorbahn des Transistors T₁₀₆, der Diode D_1n, dem Widerstand K_]nn (dem Kontakt r_e) und zweier Widerstände K₁₁, und R_n„ führt, um in der Leitung L₁ zu enden. Die Widerstände K_1n 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 D_n, 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 K_11B verbun-

den, sein Kollektor ist mit dem Kollektor des Transistors T_1n, 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 K_a verbunden,

Die Funktion kann in der folgenden Weise schematisch dargestellt werden:

a) Die Netzspannung kehrt zurück und die Batterif ist warm.

— Das Relais R_t 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 T_{1 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 R_t 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 R_A schaltet sich aus,

_ der Transisior J _;ιβ, der durch den Kondensator C₁ polarisiert gehalten wird, lad; den Kondensator C_y

_ der Transistor I₁₀₇ setzt sich an die Stelle dt- Hillskontaktes τ. des Relais Ä_a: um den Kondensat·.r C₁ geiaden zu halten,

_ der Tnir^oor J_x,. 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 r_B

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 R_t 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 bunden ist und daß der mit Widerständen (R101, Patentansprüche: - /?,„.,) versehene Ausgangskreis des ersten Tran sistors (T101) über einen Widerstand (R106) und

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, r_e, r₇, C₃, C₄) vorgesehen ist, welcher

zwischen einer ersten Ladestufe, in der stark eine Starkladung zu einem späteren Zeitpunkt