DD288038A5 - Schaltungsanordnung zum temperaturabhaengigen laden von akkumulatoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum temperaturunabhaengigen Laden von Akkumulatoren und kann zum universellen Laden der meisten bekannten Akkumulatorentypen bis nahe an die Gasungsspannung angewendet werden. Es soll eine Loesung vorgeschlagen werden, die mit relativ geringem Schaltungsaufwand ein universelles Laden von Akkumulatoren bis nahe an die Gasungsspannung ermoeglicht, unabhaengig von der Umgebungstemperatur, ein optimales Laden ermoeglicht und Schaeden an Akkumulatoren waehrend des Ladevorganges verhindert. Erfindungsgemaesz wird diese Aufgabe dadurch geloest, dasz einem einstellbaren Spannungsregler mit eigener Referenzquelle in Stromreglerschaltung zwischen dessen Eingang und dem Einstellanschlusz eine spannungs- und temperaturunabhaengige Stromquelle zugeordnet ist. Weiterhin ist der Einstellanschlusz ueber einen Programmierwiderstand mit der Masse und einer Diode in Fluszrichtung mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung verbunden. Zur Realisierung eines negativen Temperaturkoeffizienten ist weiterhin parallel zum Programmierwiderstand eine temperaturabhaengige Stromquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten angeordnet. Fig. 2{Schaltungsanordnung; Ladeschaltung; Akkumulator; Batterie; temperaturunabhaengig; Stromreglerschaltung; temperaturunabhaengige Stromquelle; temperaturabhaengige Stromquelle; Gasungsspannung; Ausgangsspannung; Temperaturkoeffizient}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum temperaturunabhängigen Ladon von Akkumulatoren und kann zum universellen Laden der meisten bekannten Akkumulatorentypen bis nahe an die Gasungsspannung angewendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es Ist bekannt, beim Laden von Akkumulatoren aus Stromquellen den Ladestrom unabhängig vom Ladezustand sowie Netzspannungsschwankungen konstantzu halten. Die Stromquellen werden in der Regel diskret realisiert, für kloine Leistungen meist unter Verwendung von Transistoren. Bekannt sind hierzu Lösungen der einfachen Art mit nur einem Tiinsistor, oder für höhere Anforderungen unter Verwendung zusätzlicher Fehlerverstärker bei diskretem Aufbau, oder Anordnung von Operationsverstärkern.

Um die Akkumulatoren nicht durch Überladen zu beschädigen, wird bei Akkumulatoren der Ladestrom ab einer bestimmten Spannung (Gasungsspannung) abgeschaltet oder stark verringert bis auf das Niveau der Ladungserhaltungsstromstärke. Hierbei ist es üblich, einen Schwellwertschalter oder ähnlich funktionierende Baugruppen einzusetzen, die den Ladestrom entsprechend beeinflussen. Der Aufwand hierfür ist je nach Anforderungen unterschiedlich. Für einige Zwecke genügt ein Relais und für spezielle Anwendungen werden diskret oder mittels Schaltkreise aufgebaute Schwellwertschalter verwendet. Aus der DD-PS 221040 ist hierzu eine Schaltungsanordnung zum Laden von Batterien mit Konstantstromladung bekannt, die mittels zweier Operationsverstärker und Lichtemitterdioden als Referenz- und Anzeigeelemente arbeitet. Die Konstantstromladung wird dabei bei Erreichen eines temperaturkompensierten Spannungsgrenzwertes abgeschaltet oder der Ladestrom wird abgesenkt. Nachteilig ist bei dieser Lösung der relativ große Aufwand durch die Verwendung von zwei Operationsverstärkern, je einer für die Konstanthaltung des Ladestromas und des Erfassens dos Spannungsgrenzwertes. Aus der DE-OS 3014274 und EP 83492 sind ähnlich geartete Vorschläge zu Batterieladeeinrichtungen bekannt. Mittels einer Abschaltvorrichtung wird dabei in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das von der Ladecharakteristik abgeleitet und in zeitlichen Intervallen verglichen wird, der Ladevorgang überwacht.

Mit der DE-OS 3440430 ist schließlich hierzu noch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden von Akkumulatoren bekannt, bei der Spannungswerte ermittelt werden, immer im zeitlichen Abstand während kurzzeitiger Unterbrechungen dos Ladestromes. Nachteilig Ist bei den zuletzt genannten Lösungen insbesondere deren hoher schaltungstechnischer Aufwand. Dieser liegt darin begründet, daß die vorgeschlagenen Lösungen insbesondere zum Laden von bereits stark verbrauchten Akkumulatoren angewendet werden können, bei denen die Überwachung des Ladungszustandes eine besondere Rolle spielt. Für viele Akkumulatoren ist es dagegen ausreichend, die Klemmspannung nicht über einen definierten Wert ansteigen zu lassen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache und zuverlässige Schaltungsanordnung mit relativ geringem Aufwand an Schalt jngstechnikzum universellen Laden von Akkumulatoren anzugeben, die ein optimales Laden ermöglicht und Schäden an Akk'jmulitoren während des Ladevorganges verhindert.

-2- 288 038 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren anzugeben, die ein Laden

bis naho an die Gasungsspannung ermöglicht, unabhängig von der Umgebungstemperatur.

ErfindungsgemMß wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung für eine Stromquelle mit begrenzter Ausgangsspannung gelöst derartig, daß einem einstellbcren Spannungsregler mit eigener Referenzquelle zwischen dessen Eingang und dem Einstellanschluß eine spannungs- und temperaturunabhängige Stromquelle zugeordnet ist. Weiterhin ist der Einstellanschluß Ober einen Programmierwiderstand mit der Masse und einer Diode in Flußrichtung mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung verbunden. Die Größe des fließenden Stromes wird durch einen Widerstand am Ausgang des

einstellbaren Spannungsreglers und Ausgang der Schaltungsanordnung bestimmt.

Zur Realisierung eines negativen Temperaturkoeffizienten ist weiterhin parallel zum Programmierwiderstand eine

temperaturabhängige Stromquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten angeordnet.

Bei Realisierung eines positiven Temperaturkoeffizienten ist die spannungs· und temperaturunabhängige Stromquelle parallel

- zum Programmierwiderstand angeordnet, während zwischen dem Eingang der Schaltungsanordnung und dem Einstellanschluß des einstellbaren Spannungsreglers eine temperaturabhängige Stromquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung beeinflußt die Ausgangsspannung der Ladeschaltung über die Anordnung einer zusätzlichen spannungs· und temperaturunabhängigen Stromquelle. Damit wird der Wertebereich der Ausgangsspannung Ober den durch den Programmierwiderstand realisierten wesentlich erweitert. Über diesen Programmierwiderstand wird sowohl die Ausgangsspannung, als auch die Steilheit der Spannungsänderung über die Temperatur bestimmt. Durch die Anordnung einer' zusätzlichen temperaturabhängigen Stromquelle wird der Temperatureinfluß auf den Ladevorgang kompensiert derart, daß zur Realisierung eines negativen Temperaturkoeffizienten diese zusätzliche temperaturabhängige Stromquelle parallel zum Programmierwiderstand angeordnet ist. Zur Realisierung eines negativen Temperaturkoeffizienten wird die spannungs· und temperaturunabhängige Stromquelle parallel zum Programmierwiderstand und die temperaturabhängige Stromquelle zwischen dem Schaltungseingang und dem Einstellanschluß angeordnet.

Auf diese Weise wird eine spannungsbegrenzte Stromquelle mit wählbarem Temperaturkoeffizienten der maximalen Ausgangsspannung realisiert.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1: Schaltungsanordnung für eine Stromquelle mit begrenzter Ausgangsspannung Fig. 2: Schaltungsanordnung für eine Stromquelle mit begrenzter Ausgangsspannung und negativem Ter.iperaturkoeffizienten Fig. 3: Schaltungsanordnung für eine Stromquelle mit begrenzter Ausgangsspannung und positivem Temperaturkoeffizienten.

Gemäß Fig. 1 ist ein einstellbarer Spannungsregler 2 mit eigener Referenzquelle angeordnet in Stromreglerschaltung als Stromquelle mit begrenzter Ausgangsspannung Ua- Der Eingang E des einstellbaren Spannungsreglers 2 ist über eine spannungs- und temperaturunabhängige Stromquelle 1 mit dem Einstellanschluß EA des Spannungsreglers 2 verbunden. Dem Einstellanschluß EA sind weiterhin ein Programmierwiderstand 3 gegen Masse und eine Diode 5 in Flußrichtung, die mit dem Ausgang Ua der Schaltungsanordnung verbunden ist, zugeordnet. Der Ausgang A des einstellbaren Spannungsreglers 2 ist über einen Widerstand 4, an dem die Referenzspannung anliegt, dem Ausgang Ua der Schaltungsanordnung zugeordnet. Die Größe des fließenden Stromes wird durch diesen Widerstand 4 bestimmt. Über die spannungs- und temperaturunabhängige Stromquelle 1 wird die Ausgangsspannung Ua eingestellt. Damit erfolgt gleichzeitig eine Erweiterung des Wertebereiches des Programmierwiderstandes 3 über den Bereich hinaus, der durch den Referenzstrom des Spannungsreglers vorgegeben ist. Gemäß Fig.2 und Fig.3 wird durch die zusätzliche Anordnung einer temperaturabhängigen Stromquelle 6, die vorteilhafterweise abgesetzt von der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung betrieben wird, eine Tomperaturabhängigkeit der maximalen Ausgangsspannung realisiert.

Gemäß Fig. 2 ist diese temperaturabhängige Stromquelle 6 zum temperaturunabhängigen Laden von Akkumulatoren mit negativem Temperaturkoeffizienten parallel zum Programmierwiderstand 3 angeordnet. Zur Realisierung eines positiven Temperaturkoeffizienten ist gemäß Fig. 3 vorgesehen, diese temperaturabhängige Stromquelle 6 zwischen dem Eingang E und dom Einstellanschluß EA des einstellbaren Spannungsreglers 2 anzuordnen, während die spannungs- und temperaturunabhängige Stromquelle 1 parallel zum Programmierwiderstand 3 angeordnet ist. Weiterhin besteht gemäß Fig.3 auch die Möglichkeit, die spannungs- und temperaturunabhängige Stromquelle 1 parallel zur temperaturabhängigen Stromquelle 6 anzuordnen. Die temperaturabhängige Stromquelle 6 kann damit sowohl in Reihe, als auch parallel zum Programmierwiderstand 3 angeordnet werden.

Die temperaturabhängige Stromquelle 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit positivem Temperaturkoeffizienten ihres Ausgangsstromes angenommen. Wird dagegen eine Stromquelle mit negativem Temperaturkoeffizienten ihres Ausgangsstromes verwendet, so bleibt die Art der Beschallung gleich, nur ergibt sich damit eine Anordnung nach Fig. 2. Eine Stromquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten der begrenzten Ausgangsspannung und eine Anordnung nach Fig.3 ergibt dagegen eine Stromquelle mit negativem Temperaturkoeffizienten der begrenzten Ausgangsspannung. Bei entsprechender Beachtung der Polarität der Bauelemente ist es auch möglich, einen Spannungsregler in der negativen Schiene zu verwendon und die gleichen Effekte zu erzieler.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zum temperaturunabhängigen Laden von Akkumulatoren, be: tehend aus einem einstellbaren Spannungsregler mit eigener Referenzquelle in Strömreglerschaltung sowie einem dem Einstellanschluß zugeordneten Programmierwiderstand, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Eingang (E) und dem Einstellanschluß (EA) des einstellbaren Spannungsreglers (2) eine ppannungs- und temperaturunabhängige Stromquelle (1) angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung zum temperaturunabhängigen Laden von Akkumulatoren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Realisierung eines negativen Temperaturkoeffizienten parallel zum Programmierwiderstand (3) eine temperaturabhängige Stromquelle (6) angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung zum temperaturunabhängigen Laden von Akkumulatoren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Realisierung eines positiven Temperaturkoeffizienten parallel zum Programmierwiderstand (3) die spannungs- und temperaturunabhängige Stromquelle (1) und zwischen dem Eingang und dem Einstellanschluß (EA) des einstellbaren Spannungsreglers (2) die temperaturabhängige Stromquelle (6) angeordnet ist.

4. Schaltungsanordnung zum temperaturunabhängigen Laden von Akkumulatoren gemäß Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die spannungs- und temperaturunabhängige Stromquelle (1) parallel zur temperaturabhängigen Stromquelle (6) und in Reihe zum Programmierwiderstand (3) angeordnet ist.