CH547026A - Schutzschaltungsanordnung an einem akkumulatoren-ladegeraet. - Google Patents

Schutzschaltungsanordnung an einem akkumulatoren-ladegeraet.

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CH547026A
CH547026A CH195573A CH547026DA CH547026A CH 547026 A CH547026 A CH 547026A CH 195573 A CH195573 A CH 195573A CH 547026D A CH547026D A CH 547026DA CH 547026 A CH547026 A CH 547026A
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voltage
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CH195573A
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Boehme Rudolf
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/006Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage
    • H02H11/007Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage involving automatic switching for adapting the protected apparatus to the supply voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0034Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using reverse polarity correcting or protecting circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description


  
 



   Beim Anschluss eines Akkumulators an ein Ladegerät ist auf die richtige Polung zu achten, d.h., dass der elektrisch positive Pol des Akkumulators auch mit der elektrisch positiven Klemme des Ladegerätes und desgleichen der negative Pol mit der negativen Klemme verbunden werden, da andernfalls eine Beschädigung oder Zerstörung des Akkus und/oder des Ladegerätes erfolgt.



   Da Ladegeräte meistens für verschiedene, wählbare Ladespannungen ausgelegt werden, um Akkumulatoren verschiedener Spannungen laden zu können, muss weiterhin Ibeachtet werden, dass keine höhere als der Nennspannung des zu ladenden Akkus entsprechende Ladespannung gewählt wird, um sowohl das Ladegerät als auch den Akkumulator nicht zu beschädigen. Schliesslich muss noch darauf geachtet werden, dass die Ladespannung erst nach dem Anschluss eines   Akkus    eingeschaltet und vor dem Abklemmen des Akkus abgeschaltet wird um zu verhindern, dass bei gegenseitiger Berührung der meistens an Kabeln befindlichen Anschlussklemmen ein Kurzschluss eintritt, der eine gefährliche Lichtbogenbildung zur Folge hat.



   Eine Schutzschaltungsanordnung muss demnach bei falsch gepolt angeschlossenem Akku und/oder bei Wahl einer höheren als der Nennspannung des Akkus entsprechenden Ladespannung, oder bei nicht angeschlossenem Akku ein Aufschalten der Ladespannung auf die 'Klemmen des Ladegerätes verhindern.



   Darüber hinaus soll die Stromaufnahme der Schutzschaltungsanordnung möglichst gering sein, um den angeschlossenen Akku praktisch nicht zu belasten.



   Es sind   Schutzschaltungsanordnungen    bekannt, welche ein parallel zu   den Anschlussklemmen    des Ladegerätes geschaltetes, nur in einer Stromrichtung ansprechendes Relais zur Feststellung der richtigen Polung des angeschlossenen Akkus benutzen. Diesen Schutzschaltungsanordnungen haftet der Nachteil an, dass beim Abklemmen des Akkus das Relais nicht abfällt, weil es von der vorhandenen Ladespannung daran gehindert wird.



   Weiterhin sind Schutzschaltungsanordnungen bekannt, welche den genannten Nachteil durch Verwendung eines gesteuerten Gleichrichters, z.B. eines Thyristors, vermeiden. Diese gesteuerten Gleichrichter haben die Eigenschaft, von selbst in den gesperrten Zustand überzugehen, wenn die über ihnen liegende Spannung auch nur kurzzeitig auf einen bestimmten Wert absinkt.



  Sie müssen jedoch durch einen Impuls auf ihre Steuerelektrode gezündet, d.h. in den leitenden Zustand vesetzt werden und erfordern deshalb einen zusätzlichen Aufwand an elektromechanischen Schaltmitteln. Ausserdem kann ihre genannte Eigenschaft dazu führen, dass durch Störspannungen entsprechender Polarität, die über ihnen liegende Spannung den für das   Aufrechterhalten    ihres leitenden Zustandes erforderlichen   tMindestspannungs-    wert kurzzeitig unterschreitet und dadurch den gesteuerten Gleichrichter in den Sperrzustand versetzt, was ein ungewolltes Abschalten der Ladespannung zur Folge hat.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf mög lichst einfache und sichere Weise in Abhängigkeit von der an den Klemmen eines Ladegerätes anliegenden Spannung nur dann einen Schaltvorgang auszulösen, wenn ein Akku in richtiger Polung und keiner kleineren Nennspannung als der der Ladespannung entsprechenden, an die Klemmen des Ladegerätes angeschlossen ist.



   Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass von der an den Klemmen des Ladegerätes anliegenden Spannung ein parallel zu dem Eingang eines Verstärkers liegendes Speicherglied über ein in einer Stromrichtung einen grösseren Widerstand als in der entgegengesetzten aufweisendes Koppelglied, langsam aufgeladen wird und dass das genannte Speicherglied sich   über    das genannte Koppelglied bei fehlender oder absinkender Spannung an den Klemmen schnell wieder entlädt.



   Zweckmässigerweise kann für das genannte   tKoppel-    glied ein sogenannter Richtleiter, das ist ein Bauelement mit   Strorrrichter Eigenschaft,    verwendet werden, wie beispielsweise ein Halbleiter-Einweggleichrichter.



   ;Diese Bauelemente weisen in ihrer Durchlassrichtung einen wesentlich geringeren Widerstand als in ihrer Sperr-Richtung auf. Liegt der Richtleiter derart im Aufladestromkreis eines beispielsweise als Speicherglied dienenden Kondensators, dass bei richtig gepoltem Akku der Kondensator über den   Speriwiderstand    des Richtleiters aufgeladen wird, so ist die Zeitkonstante, gebildet aus dem Produkt des Sperrwiderstandswertes und Ider Kondensatorkapazität sehr gross und der Kondensator ladet sich relativ langsam auf. Liegt ein Akku richtig gepolt an den Klemmen des Ladegerätes, so ist es ledig   lich    eine Zeitfrage, bis der Kondensator sich praktisch auf die Akkuspannung aufgeladen hat.

  Wird der Akku abgeklemmt, so liegt bei eingeschaltetem Ladegerät nur die Halbwellen-Ladespannung an den Klemmen, und der Kondensator entlädt sich über den niederohmigen   Durchlasswiderstand    des Richtleiters gemäss dem Verlauf der Halbwellenspannung. Da die Entlade-Zeitkonstante sehr viel kleiner ist als Idie   Auflade-Zeitkonstante,    kann eine   Halbwellenspannung    den Kondensator praktisch nicht bzw. nur geringfügig aufladen, so dass die am Eingang des Verstärkers liegende Spannung die Ansprechsschwelle des Verstärkers nicht erreicht und ein von dem Verstärker gesteuertes Schaltorgan die Zuführung der Ladespannung zu den Klemmen des Ladegerätes unterbricht.



   Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen in Fig. 1 der   Spannungsverlauf    Usp an einem als Speicherglied dienenden Kondensator bei   halbwellenför-    migem Verlauf der Spannung   Ul;,    an den Anschlussklemmen des Ladegerätes dargestellt und weiterhin mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.



     Fig.2    zeigt das Funktionsschema einer erfindungsgemässen Schutzschaltungsanordnung.



   Fig. 3 zeigt eine Ausführung für ein Ladegerät mit auf verschiedene Akku-Nennspannungen umschaltbare Ladespannung und einen als   Schwellwertverstärker    dienenden   Tran sistorverstärker.   

 

   Fig. 4 zeigt eine Ausführung für ein Ladegerät mit auf verschiedene Akku-Nennspannungen umschaltbare Ladespannung und einem als Schwellwertverstärker dienendes und als Spannungskomparator wirkendes Schaltelement, beispielsweise einen programmierten Unijunction-Transistor, PUT genannt.



   Fig. 5 stellt eine Weiterentwicklung der Ausführung nach Fig. 3 zur automatischen Auswahl der richtigen Ladespannung dar.



   In Fig. 2 bedeuten 1 und 2 die Klemmen zum   lAn-    schluss des zu ladenden Akkus, 3 das Koppelglied, bestehend aus dem Richtleiter 4 und dem dazu parallel geschalteten Widerstand 5, 6 einen als Speicherglied dienenden Kondensator parallel zu dem Eingang 8 und 9 des Verstärkers 10, 11 ein als Schaltorgan dienendes     Relais    mit dem   Schaltkontakt      12 und    7 einen   Entlade-    widerstand. An den   Punkten    13 und 14 liegt die vom Ladegerät in bekannter Weise erzeugte   Halbwellen-    Ladespannung.



   Liegt ein Akku richtig gepolt an den   Klemmen    1 und 2, so wird   der Kondensator    6 im wesentlichen   über    den hochohmigen Widerstand 5 aufgeladen, da der Sperrwiderstand des Richtleiters allein meist zu hochohmig ist. Steigt die am 'Kondensator 6 entstehende Spannung   über    den Schwellwert des Verstärkers 10, so schaltet dieser   Sdas < Relais    11, welches durch Schliessen des Kontaktes 12 die an den Punkten 13 und 14 anliegende, halbwellenförmige Ladespannung an die Klemme 1 durchschaltet und somit den Ladevorgang einleitet.

  Beim Abklemmen des Akkus liegt jedoch keine konstante Spannung an den Klemmen 1 und 2 und der Kondensator entlädt sich über den niederohmigen Durchlass   widerstand    des Richtleiters 4 und den Widerstand 7 mit der auf den Wert null periodisch absinkenden Halbwellen-Ladespannung. Beim anschliessenden Ansteigen der Halbwellen-Ladespannung wird der   Kondensator    6 infolge der grossen aus dem Widerstand 5 und der Kapazität des Kondensators 6 gebildeten Zeitkonstante nur sehr wenig aufgeladen, und es entsteht am 'Kondensator 6 nur die für den Richtleiter 4 charakteristische   I)urch-      lass-Spannung,    welche unter der Schwellenspannung des Verstärkers   10    liegt.

  Dadurch wird der Verstärker 10 gesperrt und das Relais 11 öffnet den Kontakt 12, wodurch die Ladespannung zu Klemme 1   unterbrochen    wird. Für sehr grosse Ladeströme kann der Kontakt 12 des Relais 11 in bekannter Weise zum Schalten leistungsfähiger Schaltgeräte, wie z.B. Schaltschützen, verwendet werden, die ihrerseits den Ladestrom schalten. Andererseits kann für kleine Ladeströme anstelle des Relais 11 ein   geeigne    ter Halbleiter, wie   z.lB.    ein Schalttransistor treten. Weiterhin kann der Entladewiderstand 7 durch den angedeuteten Widerstand 7' ersetzt werden.



   Ist der zu ladende Akku jedoch verkehrt gepolt an den Klemmen 1 und 2 angeschlossen, so ladet sich zwar der Kondensator 6 über den Richtleiter rasch auf, aber der Verstärker 10 wird infolge der falschen Polarität an seinem Eingang 8 und 9 nicht angesteuert. Somit bleibt das Relais 11 stromlos und der Schaltkontakt 12 geöffnet, so dass die Ladespannung nicht nach der Klemme 1 durchgeschaltet wird.



   Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung für Ladegeräte mit verschiedenen wählbaren Ladespannungen wird beim Umschalten des Ladegerätes auf die nächsthöhere Ladespannung, gleichzeitig mit dem Schalter 15 ein eine   grössere'S;pannungsschwelle    bildendes Bauelement, z.B. eine Zenerdiode 18 bzw. 19, in   reihe    mit dem Koppelglied 3 und dem   Verstärkereingang    8 geschaltet.



  Mit 10 ist beispielsweise eine als Schwellwertverstärker arbeitende Transistorstufe dargestellt, bei der die   natiir-    liche Schwelle der   BasisEmitter-Strecke    des Transistors 17 durch die in Reihe mit dieser Strecke liegende Diode
16 erhöht wird.



   Da bei richtigem Anschluss eines Akkus an die Klemmen des Ladegerätes die Spannung am Kondensator 6 und somit am Eingang 8 des Schwellwertverstärkers   10    nicht spontan ansteigt, ist es beim Steuern elektromechanischer Schaltorgane von Vorteil, als 'Schwellwertverstärker   sBauelemente    mit ausgeprägtem Kipp- bzw. Schaltpunkt zu verwenden.



   Fig. 4 zeigt eine   tSchutzschaltungsanordnung    mit einem PUT 20 und einem Transistor 28 als Schwellwertverstärker. Die am Kondensator 6 vorhandene Spannung gelangt über den Widerstand   N    und den Schalter 15 an eine der Zenerdioden 21, 22 oder 23 und über den Widerstand 25 an die Anode des PUT   X.    Infolge des aus den   Widerständen    25 und 26 gebildeten Spannungsteilers ist die an der Anode des   -PUT    20 vorhandene Spannung immer etwas niedriger als die Spannung an seiner Steuerelektrode, solange die Spannung am Kondensator 6 die Zenerspannung der jeweiligen Zenerdiode 21, 22 oder 23 nicht übersteigt.   Damit    bleibt der   XPUT    20 und damit auch der Transistor 28 gesperrt.



   Übersteigt die Spannung am Kondensator 6 um einen bestimmten Wert die Zenerspannung der jeweils mit dem Schalter 15 verbundenen   Zenerdiode,    so steigt die Spannung an der Steuerelektrode des   PUT    20 nicht über die Zenerspannung an, während die Spannung an der Anode den Zenerspannungswert überschreitet. Demzufolge schaltet der PUT 20 über seine Anoden-Kathoden-Strekke durch und steuert damit den Transistor 28 als weitere Verstärkerstufe an.



   Fig. 5 zeigt in weiterer Ausbildung der Erfindung eine Schutzschaltungsanordnung mit automatischer Auswahl der richtigen   Ladespannungshöhe      tin    Abhängigkeit von dem angeschlossenen Akku. Für jede Ladespannung ist ein Schwellwertverstärker gemäss Fig. 4 vorgesehen, wobei jeder   Schwellwertverstärker    gemäss den Zenerdioden 21, 22 und 23 bei einer bestimmten Gleichspannung am   fKondensator    6 anspricht. 

  Durch die Dioden 29, 30 und 31 wird erreicht, dass beim Ansprechen eines Schwellwertverstärkers höherer Ansprechspannung der bzw. die   Schweillwertverstärker    mit niederer Ansprechspannung gesperrt bleiben, da die   Anodenpotentiale    der betreffenden PUT 20a und 20b der Fig. 5,   z.iB.    beim Ansprechen des PUT 20c,   über    die Dioden 30 und   31    an das tiefliegende   Kollektorpotential    des durchgeschalteten Transistors 28c gelegt sind. 

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Schutzschaltungsanordnung an einem ,Akkumula- toren-Ladegerät, welche in Abhängigkeit von der an den Klemmen des Ladegerätes anliegenden Spannung nur dann einen Schaltvorgang auslöst, wenn ein Akku in richtiger Polung und keiner kleineren Nennspannug als der der Ladespannung entsprechenden an die Klemmen des Ladegerätes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass von der an den Klemmen des Ladegerätes anliegenden Spannung ein parallel zu dem Eingang eines Verstärkers liegendes Speicherglied über ein m einer Stromrichtung einen grösseren Widerstand als in der entgegengesetzten aufweisendes Koppelglied langsam aufgeladen wird, und dass das genannte Speicherglied sich über das genannte Koppelglied, bei fehlender oder absinkender Spannung an den Klemmen,
    schnell wieder entlädt.
    UNTEANSPRÜcHiE 1. Schutzschaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker eine An sprechschweile besitzt.
    2. Schutzschaltungsanordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Ansprechschwelle zu ver ändern.
    3. Schutzschaltungsanordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge mehrerer Verstärker mit unterschiedlichen Ansprechschwellen parallel geschaltet sind.
    4. Schutzschaltungsanordnung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit ihren Eingängen parallel geschalteten Verstärker über Dioden so miteinander verbunden sind, dass beim Ansprechen eines Verstärkers mit höherer Ansprechschwelle alle anderen Verstärker mit niederer Ansprechschwelle gesperrt werden.
CH195573A 1973-02-10 1973-02-10 Schutzschaltungsanordnung an einem akkumulatoren-ladegeraet. CH547026A (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3716069A1 (de) * 1987-05-14 1987-12-10 Wolfgang Sorgatz Ladeeinrichtung mit automatischer polungs- und ladespannungswahl, abschaltautomatik und unterspannungs-einschaltschutz fuer wiederaufladbare batterien sowie einfache praezisionsmelde- und schalteinrichtung
DE3844293A1 (de) * 1988-12-30 1990-07-05 Rheydt Kabelwerk Ag Sicherheitseinrichtung fuer batterieladung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3716069A1 (de) * 1987-05-14 1987-12-10 Wolfgang Sorgatz Ladeeinrichtung mit automatischer polungs- und ladespannungswahl, abschaltautomatik und unterspannungs-einschaltschutz fuer wiederaufladbare batterien sowie einfache praezisionsmelde- und schalteinrichtung
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