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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ladezustandsanzeige von Batterie-Ladegeräten, in deren Ladestromkreis ein Netztransformator mit mindestens einer Sekundärwicklung und ein Ladegleichrichter und ein Ladewiderstand vorgesehen sind, über einen Spannungsvergleich mit einem ausgangsseitigen, insbesondere optischen Anzeigegerät.
Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen der Ladezustand der elektrischen Batterien mittels Glühlampen angezeigt wird (DT-OS 1588 130). Dabei erfolgt die Ansteuerung der Glühlampe über relativ aufwendige elektronische Schaltungen. Neben dem grossen Aufwand haben diese Schaltungen meist den Nachteil, dass sie, wenn von einer Umjustiemng oder Umschaltung abgesehen wird, nur für die Batteriespannung verwend-
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Ladegerät auf 6 V und 12 V umschaltbar ist.
Zweck der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Anordnung zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung so zu gestalten, dass sie bei hinreichender Genauigkeit relativ einfach ist. Dabei ist die Anordnung so auszubilden, dass eine der Urspannung der Batterie proportionale Spannung, welche ein Mass für den Ladezustand ist, einer Glühlampe oder einem Instrument zugeführt werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass von einer an der Sekundärwicklung des Netztransformators abnehmbaren, zu ihrer treibenden Urspannung proportionalen ersten Hilfsspannung und einer an den im Wechselstromkreis angeordneten Ladewiderstand abfallenden, dem Ladestrom proportionalen zweiten Hilfsspannung eine der Urspannung der Batterie proportionale Differenzspannung gebildet wird, die als Vergleichsspannung dem Anzeigegerät zugeführt wird. Als die der treibenden Urspannung der Sekundärwicklung proportionale erste Hilfsspannung dient nach einer vorteilhaften Ausführung eine an einer Hilfswicklung der Sekundärseite des Transformators abnehmbare Teilspannung. Vorzugsweise dient auch als die der treibenden Urspannung der Sekundärwicklung proportionale erste Hilfsspannung eine an einer Anzapfung der Sekundärwicklung des Transformators abnehmbare Teilspannung.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass bei der mit der Anzapfung versehenen Teilwicklung der Sekundärwicklung des Transformators der Widerstandswert als Ersatz des Ladewiderstands dient.
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Der Widerstand des Ladekreises besteht im wesentlichen aus dem Widerstand der Sekundärwicklung, dem Widerstand der Verdrahtung, dem Durchlasswiderstand der Gleichrichterzellen und dem Innenwiderstand der Batterie. Da der Batteriewídeatand im allgemeinengegenflber dem übrigen Widerstand im Ladekreis vernachlässig- bar ist, kann. der Gesamtwiderstand im Ladekreis unabhängig von der angeschlossenen Batteriegrösse (Grösse der Kapazität) als konstant angesehen werden.
Wendet man auf dem Ladekreis den zweiten Kirschhoffschen Satz an, so ergibt sich die mathematische Beziehung : e = eg i. Rggg (l) oder eB = e- i. Rges (2)
Hierin ist e = die Urspannung der Sekundärwicklung, eB = die Urspannung der Batterie i = der Ladestrom
Rges = der Gesamtwiderstand des Ladekreises.
Die an den Gleichrichterzellen auftretende Schleusenspannung wird vernachlässigt.
Multipliziert man die Gleichung (2) mit einer Konstante c, so ergibt sich : c. eB = c. e - i. c. Rges (3)
Daraus kann die erfindungsgemässe Lösung unmittelbar abgeleitet werden.
Setzt man in Gleichung (3) für c. eB = eRB ; c. e = eR i c. Rges = RRgesR sol gilt folgende Gleichung :
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e'B=e'-i.R'ges. (4)
Dabei ist e'B eine der Urspannung der Batterie proportionale Spannung.
In der der weiteren Erläuterung der Erfindung dienenden Zeichnung zeigt Fig. 1 einen herkömmlichen Ladekreis in Brückenschaltung. Fig. 2 eine prinzipielle Anordnung zur Erzeugung der Differenzspannung e'B nach der Erfindung, Fig. 3 eine weitere prinzipielle Anordnung zur Erzeugung der Differenzspannung U-e'ss ; weiter veranschaulichen Fig. 4 eine Anordnung in Brückenschaltung mit Hilfswicklung, Fig. 5 eine Anordnung in Brückenschaltung mit Anzapfung, Fig. 6 eine Anordnung in Mittelpunktschaltung mit Hilfswicklung, Fig. 7 eine Anordnung in Mittelpunktschaltung mit Anzapfung und schliesslich Fig. 8 eine Anordnung in Mittelpunktschaltung mit Anzapfung und ohne Ladewiderstand.
In Fig. 1 ist die Ladeschaltung aus Transformator --1--, Brückenschaltung --1'-- und Batterie --1''- ausgebildet. Nach dem Schaltprinzip in Fig. 2 wird die der Batterie proportionale Spannung e'g dadurch erzeugt, dass im Ladegerät zwei Ersatzglieder--2 und 3-vorhanden sind, von denen dem Ersatzglied--2--dieder Netzwechselspannung proportionale Spannung el und dem Ersatzglied--3--die dem Ladestrom proportionale Spannung i. Rages zugeordnet wird.
Werden die Ersatzglieder --2 und 3-- so geschaltet, dass die Spannung i. Rages von der Spannung el subtrahiert wird, so erhält man nach Gleichung (4) die Spannung elm. Führt man die Spannung e'g einer Glüh- lampe --4-- oder einem Anzeigeinstrument --4a-- zu, dann erhöht sich mit steigender Urspannung der Batterie die Helligkeit der Glühlampe --4-- bzw. vergrössert sich der Zeigerausschlag des Instrumentes --4a--.
Nach Fig. 3 weist die Schaltung eine Glühlampe --41-- auf. die mit steigender Urspannung der Batterie dunkler brennt. Zu diesem Zweck wird im Ladegerät das Bauglied --5-- angeordnet, welches eine konstante Bezugsspannung Uk liefert, von der die Spannung el - i. RI es subtrahiert wird. Bei der ersten Ausgestaltung ist es vorteilhaft, neben der Glühlampe --4-- eine Vergleichslampe (nicht dargestellt) anzubringen, welche mit konstanter Helligkeit brennt und den Sollwert der Batterie darstellt. Brennt die Glühlampe --4-- gegenüber der Vergleichs lampe dunkel, so ist die Batterie entladen. Erreicht die Glühlampe --4-- die gleiche Helligkeit wie die Vergleichslampe, so ist die Batterie voll geladen.
Bei der zweiten Ausgestaltung brennt die Glühlampe --4'-- bei entladener Batterie hell und verlöscht fast, wenn die Batterie voll aufgeladen ist. Damit entfällt die Vergleichslampe.
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ist proportional der Urspannung der Batterie --1''-- und treibt einen ihrer Grösse entsprechenden Strom durch die Anzeigelampe --3--.
Die Helligkeit der Anzeigelampe-3-- kann durch einen Einstellwiderstand --7-- auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Die Spannung für die Vergleichslampe wird in an sich bekannter Weise von einer Zenerdiode--10--stabilisiert.
Die Helligkeit der Vergleichslampe wird mit einem Einstellwiderstand --9-- eingestellt. Ein Umschalter
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vollgeladener Batterie leuchtet die Anzeigelampe --3-- mit gleicher Helligkeit wie die Vergleichslampe.
Nach Fig. 5 kann die Spannung ei auch durch eine Anzapfung --18-- der Sekundärwicklung --12-- gewonnen werden, wodurch die Hilfswicklung --121-- auf dem Netztransformator --1-- eingespart wird. Dabei bildet der angezapfte Wicklungsteil widerstandsmässig bereits einen Teil des Ladewiderstandes-6-, so dass dessen Widerstand kleiner sein kann als bei der vorgeschlagenen Lösung nach Fig. 4.
Der Ladewiderstand --6-- kann schliesslich ganz entfallen, wenn der angezapfte Wicklungsteil des Netztransformators-l-im Widerstand so ausgelegt wird, dass er dem erforderlichen Widerstand des Ladewiderstan- des --6-- entspricht.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung der vorschlagsgemässen Lösung der Ladezustandsanzeigeschaltung als Mittelpunktschaltung. Da bei dieser Anordnung die beiden Hälften der Sekundärwicklung --12-- jeweils nur von einerHalbwelle des Ladestromes durchflossen werden, wird der Ladewiderstand --6-- je zur Hälfte mit den beiden Sekundärwicklungshälften --12-- in Reihe geschaltet. Damit fliesst der Strom abwechselnd in den beiden Hälften des Ladewiderstandes --6--. wodurch zwischen den Anzapfungen-16 und 17-- eine Wechsel- spannung entsteht, die dem Strom proportional ist.
Diese Wechselspannung, die der Spannung i. Rages entspricht, wird von der in der Hilfswicklung-12'erzeugten Spannung e 'abgezogen.
Der Umschalter dient wie bei der Brückenschaltung nach Fig. 5 zur Umschaltung derladespannung.
Nach Fig. 7 kann die Hilfswicklung --12'-- bei der Mittelpunktschaltung ebenfalls entfallen, wenn die Spannung e' durch Anzapfung --18-- der beiden Hälften der Sekundärwicklung --12-- gewonnen wird.
Schliesslich kann nach Fig. 8 der Ladewiderstand --6-- ganz entfallen, wenn der Widerstand der beiden
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angezapften Wicklungsteile der Sekundärwicklung --12-- so ausgelegt wird, dass er dem Ladewiderstand --6-- entspricht.
Wird in den Fig. 4 und 7 die Anzeigelampe --3-- durch ein Anzeigeinstrument ersetzt, so entfällt die Vergleichslampe. Statt der Anzeigelampe --3-- oder des Anzeigeinstrumentes kann eine andere Auswerteeinrichtung (Verstärker usw.) eingesetzt werden, welche z. B. dazu dient, den Ladestrom in Abhängigkeit von der Urspannung der Batterie--1 zu steuern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Ladezustandsanzeige von Batterie-Ladegeräten, in deren Ladestromkreis ein Netztransformator mit mindestens einer Sekundärwicklung und ein Ladegleichrichter und ein Ladewiderstand vorgesehen sind, über einen Spannungsvergleich mit einem ausgangsseitigen, insbesondere optischen Anzeigegerät, dadurch gekennzeichnet, dass von einer an derSekundärseitedesNetztransformators (l) abnehmbaren, zu ihrer treibenden Urspannung proportionalen ersten Hilfsspannung und einer an den im Wechselstromkreis angeordneten Ladewiderstand (6) abfallenden, dem Ladestrom proportionalen zweiten Hilfsspannung eine der Urspannung der Batterie (111) proportionale Differenzspannung gebildet wird, die alsVergleichsspannungdemAn- zeigegerät (3) zugeführt wird.