DE10244608B4 - Power supply system with charging protection for an emergency power battery - Google Patents

Power supply system with charging protection for an emergency power battery Download PDF

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DE10244608B4 DE2002144608 DE10244608A DE10244608B4 DE 10244608 B4 DE10244608 B4 DE 10244608B4 DE 2002144608 DE2002144608 DE 2002144608 DE 10244608 A DE10244608 A DE 10244608A DE 10244608 B4 DE10244608 B4 DE 10244608B4
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Abstract

Stromversorgungsanlage (SVA), mit zumindest einem netzgespeisten (AC) Gleichrichter (G1–G3), welcher Verbraucher (V) speist und eine dazu parallel geschaltete Notstrom-Batterie (BAT) über einen Unterspannungsschaltkontakt (UK) speist, gekennzeichnet durch eine parallel zum Unterspannungsschaltkontakt (UK) angeordnete Ladeschutzeinrichtung (SE), welche ein Schließen des Unterspannungsschaltkontakts (UK) verhindert, solange eine über diesen anliegende Spannung (UD*) eine vorgebbare Grenzspannung (UG) übersteigt, und dadurch, dass die Notstrom-Batterie (BAT) bei geöffnetem Unterspannungsschaltkontakt (UK) über ein im Ladepfad der Ladeschutzeinrichtung (SE) liegendes Strombegrenzungselement (PS) ladbar ist.Power supply (SVA), with at least one mains-powered (AC) rectifier (G1-G3), which loads (V) and feeds a parallel connected emergency battery (BAT) via a low voltage switch contact (UK), characterized by a parallel to the undervoltage switch contact (UK) arranged charging protection device (SE), which prevents a closing of the undervoltage switch contact (UK), as long as a voltage applied to this voltage (U D * ) exceeds a predetermined limit voltage (U G ), and in that the emergency battery (BAT) when the undervoltage switch contact (UK) is open, a current limiting element (PS) lying in the charging path of the charging protection device (SE) can be charged.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1The The invention relates to a power supply system according to the preamble of claim 1

Stromversorgungsanlagen dienen der elektrischen Versorgung von angeschlossenen Verbrauchern, wie z.B. von Telekommunikationseinrichtungen. Diese weisen eine oder mehrere netzgespeiste Gleichrichter auf, die dann gemeinsam die angeschlossenen Verbraucher versorgen. Aus Gründen der Redundanz können dabei mehrere Gleichrichter parallel geschalten werden, so dass der Ausfall eines einzelnen Gleichrichters die elektrische Versorgung nicht beeinträchtigt. Je nach Anforderungen an die Verfügbarkeit der elektrischen Versorgung kann eine zusätzliche Notstrom-Batterie notwendig werden, um eine elektrische Versorgung auch bei einem Netzausfall garantieren zu können. Üblicherweise wird die Notstrom-Batterie parallel zum Verbraucher und zu den Gleichrichtern geschaltet. Dabei kann die Notstrom-Batterie auch über eine Diode von den Gleichrichtern entkoppelt sein.Power Supply Systems serve the electrical supply of connected consumers, such as. of telecommunication facilities. These have one or several mains-powered rectifiers, which then work together supply the connected consumers. Because of Redundancy can while several rectifiers are connected in parallel, so that the failure of a single rectifier does not provide the electrical supply impaired. Depending on the availability requirements of the electrical supply can be an extra Emergency battery necessary to be an electrical supply to guarantee even in the event of a power failure. Usually, the emergency power battery connected in parallel to the load and to the rectifiers. there the emergency power battery can also over a diode can be decoupled from the rectifiers.

In bestimmten Anwendungsfällen, wie z.B. bei der Sicherstellung einer Versorgungsspannung für Telekommunikationseinrichtungen, hat die Bereitstellung der Versorgungsspannung höchste Priorität. Im Normalbetrieb sind daher die Gleichrichter, die Notstrom-Batterie sowie die Verbraucher direkt parallel geschaltet.In certain applications, such as. in ensuring a supply voltage for telecommunications equipment, the provision of the supply voltage has the highest priority. In normal operation are therefore the rectifier, the emergency battery and the consumer connected in parallel.

Bei Netzausfall übernimmt die Notstrom-Batterie unmittelbar die Energieversorgung. Die Notstrom-Batterie ist aber dann von den Verbrauchern zu trennen, wenn die Spannung der Not strom-Batterie auf einen Unterspannungsgrenzwert absinkt. Dieser Trennvorgang ist notwendig, um ein Tiefentladen der Notstrom-Batterie und somit Schädigungen an der Notstrom-Batterie zu verhindern.at Power failure takes over the emergency power battery immediately supplies the power. The emergency power battery but then disconnect from consumers when the voltage the emergency power battery drops to an undervoltage limit. This separation process is necessary to over-discharge the backup battery and thus damages to prevent the emergency power battery.

Dabei tritt das Problem auf, dass nach Wiederkehr der Netzeinspeisung, insbesondere nach einem längeren Netzausfall, ein sehr hoher Ladestrom in die entladene Notstrom-Batterie aufgrund ihres dann geringen Innenwiderstands fließt. Dadurch kann die Notstrom-Batterie zu "gasen" beginnen kann und irreparabel geschädigt werden.there the problem arises that after the return of the mains supply, especially after a longer one Power failure, a very high charging current in the discharged emergency battery due to their then low internal resistance flows. This can the emergency power battery can start to "gas" and irreparably damaged become.

Ursache dafür ist die o.g. Priorität für die Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Ausgangsspannung an den Gleichrichtern. Dies bedingt, dass ein Großteil des Ausgangsstroms der Gleichrichter als Ladestrom die Notstrom-Batterie erreicht, während der verbleibende Teil des Ausgangsstroms die Verbraucher speist. Die Ausgangsspannung an den Gleichrichtern wird erst verringert, wenn eine weit höhere Überlast auf der Verbraucherseite vorliegt.reason for that is the o.g. priority for the Maintaining a given output voltage at the rectifiers. This requires that much of it the output current of the rectifier charging current as the emergency power battery achieved during the remaining part of the output current feeds the consumer. The Output voltage at the rectifiers is reduced only when a much higher overload on the consumer side.

Eine Trennung der Notstrom-Batterie von den Verbrauchern bei Absinken der Batterie-Spannung auf einen Unterspannungsgrenzwert ist aus Seitz, S.: Netzteil mit eingebautem Akku, ElektronikPraxis Nr. 7, 3. April 2001, S. 98–101, bekannt. Hier dient ein Relais als Schutzeinrichtung, um bei Erreichen der hier so genannten „Entladeschlussspannung" den Akku, d.h. die Notstrom-Batterie, von den Verbrauchern zu trennen. Ein Schutz der Notstrom-Batterie vor einem zu hohen Ladestrom ist hier nicht vorgesehen.A Separation of the emergency power battery from the consumers when sinking the battery voltage to an undervoltage limit is from Seitz, S .: Power supply with built-in battery, electronics practice No. 7, April 3 2001, p. 98-101, known. Here, a relay serves as a protective device to reach the so-called "discharge voltage" here the battery, that is the Emergency battery to be disconnected from the consumers. A protection of Emergency battery before too high a charging current is not provided here.

Aus US 5 397 974 A ist ebenfalls ein Tiefentladeschutz für eine Notstrom-Batterie bekannt, der bei Erreichen einer Referenzspannung die Notstrom-Batterie von den Verbrauchern trennt. Dabei wird diese Trennung erst dann wieder aufgehoben, wenn die Batterie-Spannung wieder über die Referenzspan nung angestiegen ist. Ein Schutz der Notstrom-Batterie vor einem zu hohen Ladestrom ist hier ebenfalls nicht vorgesehen.Out US 5,397,974 A Also, a deep discharge protection for an emergency battery is known, which separates the emergency battery from the consumers when a reference voltage is reached. In this case, this separation is only canceled when the battery voltage has risen again above the reference voltage. A protection of the emergency power battery from excessive charging current is also not provided here.

DE 41 35 770 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie mit zwei Ladestufen, wobei die zweite Ladestufe manuell aktiviert werden kann. Diese zweite Ladestufe dient entweder zum Laden einer tiefentladenen Batterie oder zur Spannungsversorgung von an die Batterie anschließbaren Verbrauchern, wobei der Ladestrom in der zweiten Ladestufe auf einen niedrigen Wert begrenzt wird. DE 41 35 770 A1 discloses a device for charging a battery with two charging stages, wherein the second charging stage can be activated manually. This second charging stage serves either to charge a deeply discharged battery or to supply power to consumers that can be connected to the battery, wherein the charging current in the second charging stage is limited to a low value.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Stromversorgungsanlage anzugeben, welche einen zu hohen Ladestrom in eine entladene Notstrom-Batterie verhindert.It the object of the invention is to specify a power supply system, which prevents too high a charging current in a discharged emergency power battery.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Stromversorgungsanlage SVA, mit zumindest einem netzgespeisten (AC) Gleichrichter G1–G3, welcher Verbraucher V speist und eine dazu parallel geschaltete Notstrom-Batterie BAT über einen Unterspannungsschaltkontakt UK speist. Einer derartigen Stromversorgungsanlage – entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs – liegt beispielsweise der oben angegebene Artikel Netzteil mit eingebautem Akku zu Grunde. Die Stromversorgungsanlage SVA weist zusätzlich eine parallel zum Unterspannungsschaltkontakt UK angeordnete Ladeschutzeinrichtung SE, welche ein Schließen des Unterspannungsschaltkontakts UK verhindert, solange eine über diesen anliegende Spannung UD eine vorgebbare Grenzspannung UG übersteigt, auf. Zudem ist die Notstrom-Batterie bei geöffnetem Unterspannungsschaltkontakt über ein im Ladepfad der Ladeschutzeinrichtung liegendes Strombegrenzungselement ladbar.The object is achieved with a power supply system SVA, with at least one mains-powered (AC) rectifier G1-G3, which feeds consumers V and feeds a parallel-connected emergency battery BAT via a low-voltage switch contact UK. Such a power supply system - according to the preamble of the main claim - is based, for example, the above-mentioned article power supply with built-in battery basis. The power supply system SVA additionally has a charge protection device SE, which is arranged parallel to the undervoltage switch contact UK and prevents the undervoltage switch contact UK from closing, as long as a voltage U D across this voltage exceeds a predefinable limit voltage U G. In addition, the emergency power battery can be charged with an open low-voltage switch contact via a lying in the charging path of the charging protection current limiting element.

Weitere Ausführungsvarianten der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further variants the device are specified in the subclaims.

Damit ist der Vorteil verbunden, dass bei einer zu großen Spannungsdifferenz zwischen der betrieblichen Versorgungsspannung und der Batteriespannung d.h. der Spannung über dem Unterspannungsschaltkontakt, ein Ladevorgang blockiert wird. Dadurch wird wirksam einer Schädigung der Notstrom-Batterie vorgebeugt. Dabei ist der Ladestrom in die Notstrom-Batterie um so größer, je höher die Spannungsdifferenz ist.This has the advantage that at ei ner too large voltage difference between the operating supply voltage and the battery voltage that is the voltage across the undervoltage switch contact, a charging process is blocked. This effectively prevents damage to the emergency power battery. The charging current into the emergency power battery is greater, the higher the voltage difference.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem im Ladepfad der Ladeschutzeinrichtung liegenden Strombegrenzungselement. Dabei kann nach Wiederkehr der Netzeinspeisung und bei geöffnetem Unterspannungsschaltkontakt aufgrund einer Unterspannung der Notstrom-Batterie diese selbsttätig in schonender Weise wieder geladen werden. Verringert sich dann die Spannungsdifferenz zwischen der ausgangsseitigen Versorgungsspannung und der an der Notstrom-Batterie anliegenden Spannung auf einen vorgebbaren unkritischen Wert einer Grenzspannung, so kann der Unterspannungsschaltkontakt für einen normalen Ladebetrieb wieder geschlossen werden.One Another advantage arises from the charging path of the charging protection device lying current limiting element. It can after the return of the Power supply and with open Undervoltage switch contact due to undervoltage of the emergency power battery this automatically be reloaded gently. Decreases then the voltage difference between the output side supply voltage and the voltage applied to the emergency power battery to a specifiable uncritical value of a threshold voltage, so the undervoltage switch contact for one normal loading operation are closed again.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigtThe The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. there shows

1: eine Stromversorgungsanlage nach dem Stand der Technik mit drei parallel geschalteten Gleichrichtern, welche über einen Unterspannungsschaltkontakt Verbraucher und eine Notstrom-Batterie parallel speisen, 1 : A state-of-the-art power supply system with three rectifiers connected in parallel, which feed consumers and an emergency power battery in parallel via a low-voltage switch contact.

2: einen beispielhaften Aufbau einer Stromversorgungsanlage, welche zusätzlich eine Ladeschutzeinrichtung für die Notstrom-Batterie gemäß der Erfindung aufweist, und 2 : an exemplary structure of a power supply system, which additionally has a charging protection device for the emergency power battery according to the invention, and

3: ein beispielhaftes Strom-Spannungs-Diagramm eines zur Strombegrenzung vorteilhaft verwendbaren Poly-Switch-Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung. 3 FIG. 2: shows an example of a current-voltage diagram of a poly-switch semiconductor component which can be advantageously used to limit the current in accordance with the invention.

1 zeigt dabei eine Stromversorgungsanlage SVAS nach dem Stand der Technik mit drei parallel geschalteten Gleichrichtern G1–G3, mit einer ausgangsseitigen Versorgungsspannung UL Ausgangsspannung, welche über einen geschlossenen Unterspannungsschaltkontakt UK Verbraucher V und eine Notstrom-Batterie BAT parallel speisen. Die Gleichrichter G1–G3 werden dabei netzseitig AC z.B. aus einem 230V/400V-Drehstromnetz AC elektrisch versorgt. L+ kann dabei – wie bei Stromversorgungsanlagen üblich – als Massepotential betrachtet werden. Eine übergeordnete elektronische Steuerung ST wird über das Massepotential und zwei Dioden D1 und D2 elektrisch versorgt, wobei die Dioden D1, D2 eine elektrische Versorgung sowohl aus der Notstrom-Batterie BAT als auch aus den Gleichrichtern G1–G3 erlauben. Die elektronische Steuerung ST dient ferner der Überwachung der Stromversorgungsanlage SVAS. Im Beispiel der vorliegenden Figur steuert diese auch nach einem Netzausfall und nach Wiederkehr der Netzseinspeisung den Unterspannungsschaltkontakt UK an. Üblicherweise wird zur Ansteuerung des Unterspannungsschaltkontakts UK ein Unterspannungsrelais UR verwendet, dessen Erregerspule von der elektronischen Steuerung ST mit geringer elektrischer Leistung direkt angesteuert werden kann. Die Wiedereinschaltung des Unterspannungsschaltkontakts UK erfolgt dabei erst dann, wenn eine Überprüfung der Gleichrichter G1–G3 erfolgreich war. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn für einen gewissen Zeitraum eine stabile Versorgungsspannung UL zur parallel Ladung der Notstrom-Batterie BAT anliegt. 1 shows a power system SVAS according to the prior art with three parallel rectifiers G1-G3, with an output side supply voltage U L output voltage, which feed via a closed low-voltage switch contact UK consumer V and an emergency battery BAT in parallel. The rectifiers G1-G3 are supplied with power from the AC side, eg from a 230V / 400V three-phase system AC. L + can be regarded as a ground potential - as is usual with power supply systems. A superordinate electronic control ST is electrically supplied via the ground potential and two diodes D1 and D2, the diodes D1, D2 allowing an electrical supply both from the emergency power battery BAT and from the rectifiers G1-G3. The electronic control ST also serves to monitor the power supply system SVAS. In the example of the present figure, this controls the undervoltage switch contact UK even after a power failure and after return of the power supply. Typically, an undervoltage relay UR is used to control the undervoltage switch contact UK, the excitation coil of the electronic control unit ST can be controlled with low electrical power directly. The reclosure of the undervoltage switch contact UK takes place only when a check of the rectifier G1-G3 was successful. This is the case, for example, when a stable supply voltage U L is applied for parallel charging of the emergency power battery BAT for a certain period of time.

2 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Stromversorgungsanlage SVA, welche zusätzlich eine Ladeschutzeinrichtung SE für die Notstrom-Batterie BAT gemäß der Erfindung aufweist. 2 shows an exemplary structure of a power supply system SVA, which additionally has a charging protection device SE for the emergency battery BAT according to the invention.

Erfindungsgemäß ist die Ladeschutzeinrichtung SE parallel zu dem Unterspannungsschaltkontakt UK geschaltet, wobei diese ein Schließen des Unterspannungsschaltkontakts UK – wie z.B. über die elektronische Steuerung ST – verhindert, solange eine über diesen Unterspannungsschaltkontakt UK anliegende Differenzspannung UD aus ausgangsseitiger Versorgungsspannung UL und Batteriespannung UB einen vorgebbaren Grenzwert UG übersteigt.According to the charging protection device SE is connected in parallel to the undervoltage switch contact UK, which prevents closing of the undervoltage switch contact UK - such as via the electronic control ST - as long as a voltage applied across this Unterspannungsschaltkontakt UK differential voltage U D from the output side supply voltage U L and battery voltage UB a predetermined Limit UG exceeds.

Damit kann vorteilhaft bei einer zu großen Spannungsdifferenz UD ein Ladevorgang der entladenen Notstrom-Batterie BAT mit verbundenen sehr hohen schädigenden Ladeströmen verhindert werden.This can be advantageously prevented at a too large voltage difference U D charging the discharged emergency battery BAT associated with very high harmful charging currents.

Erfindungsgemäß kann die Ladeschutzeinrichtung SE weiterhin ein im Ladepfad der Ladeschutzeinrichtung SE liegendes Strombegrenzungselement PS aufweisen. Da die Ladeschutzeinrichtung SE parallel zum Unterspannungsschaltkontakt UK geschaltet ist, besteht z.B. durch Verwendung eines Widerstands PS die Möglichkeit, auf eine vorteilhaft einfache Weise eine Strombegrenzung zu realisieren.According to the invention, the Charging device SE continues to be in the charging path of the charging protection device SE lying current limiting element PS have. Because the charging protection device SE is connected in parallel with the undervoltage switch contact UK e.g. By using a resistance PS the possibility of an advantage easy way to realize a current limit.

Erfindungsgemäß kann der Unterspannungsschaltkontakt UK von einer Erregerspule eines Unterspannungsrelais UR ansteuert werden, wobei die Erregerspule vorteilhaft von der übergeordneten elektronischen Steuerung ST zum Schalten des Unterspannungsschaltkontakts UK elektrisch angesteuert werden kann.According to the invention of Undervoltage switch contact UK from an exciter coil of an undervoltage relay UR are controlled, wherein the excitation coil advantageous from the parent electronic Control ST for switching the undervoltage switch contact UK electrically can be controlled.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung im Beispiel der 2 parallel zum Strombegrenzungselement PS eine Erregerspule eines Freigaberelais FR geschaltet, die von der am Unterspannungsschaltkontakt UK anliegenden Differenzspannung UG gespeist werden kann. Erfindungsgemäß steuert das Freigaberelais FR einen Freigabekontakt FK an, welcher die Ansteuerung des Unterspannungsschaltkontakts UK, insbesondere die Ansteuerung der Erregerspule des Unterspannungsschaltrelais UR blockiert.Furthermore, according to the invention in the example of 2 parallel to the current limiting element PS an excitation coil of a release relay FR connected, which can be fed by the voltage applied to the undervoltage switch UK differential voltage U G. According to the invention, the release relay FR activates a release contact FK, which blocks the activation of the undervoltage switch contact UK, in particular the activation of the exciter coil of the undervoltage switch relay UR.

Damit kann vorteilhaft nach Wiederkehr der Netzeinspeisung AC und bei gleichzeitig geöffnetem Unterspannungsschaltkontakt UK die Notstrom-Batterie BAT selbsttätig in schonender Weise wieder geladen werden. Verringert sich dann allmählich die Spannungsdifferenz UD zwischen der ausgangsseitigen Versorgungsspannung UL und der Batteriespannung UB durch den Ladevorgang auf einen vorgebbaren unkritischen Wert einer Grenzspannung UG, so kann der Unterspannungsschaltkontakt UK wieder vorteilhaft für einen normalen Ladebetrieb mit höheren Ladeströmen geschlossen werden. Ein gebräuchlicher vorgebbarer unkritischer Wert für die Grenzspannung UG ist z.B. ein Achtel der Batterienennspannung bzw. ein Achtel der ausgangsseitigen Versorgungsnennspannung UL.This can be advantageous after return of the mains supply AC and at the same time open low-voltage switch contact UK, the emergency battery BAT automatically recharge in a gentle manner. Then gradually reduces the voltage difference U D between the output side supply voltage U L and the battery voltage U B by the charging process to a predetermined uncritical value of a threshold voltage U G , the lower voltage switch contact UK can again be closed for a normal charging operation with higher charging currents. A common specifiable uncritical value for the limit voltage U G is, for example, one-eighth of the rated battery voltage or one-eighth of the output-side nominal supply voltage UL.

Erfindungsgemäß kann dabei Erregerspule des Freigaberelais FR elektrische Kennwerte aufweisen, welche eine Ansteuerung des Freigabekontakts FK für Spannungswerte größer als eine vorgebbare Grenzspannung UG erlauben.According to the invention, the excitation coil of the release relay FR can have electrical characteristic values which allow activation of the release contact FK for voltage values greater than a specifiable limit voltage U G.

Damit kann durch eine vorteilhafte Auswahl des Freigaberelais FR ein Schließen des Unterspannungsschaltkontakts UK bei Erreichen der Grenzspannung UG erreicht werden.This can be achieved upon reaching the threshold voltage U G by an advantageous selection of the release relay FR closing of the undervoltage switch contact UK.

Erfindungsgemäß kann der Unterspannungsschaltkontakt UK als Schließer und der Freigabekontakt FK als Öffner ausgebildet sein. Dabei kann die Erregerspule des Unterspannungsrelais UR in Reihe mit dem Freigabekontakt FK geschaltet sein. Weiterhin kann gemäß der Erfindung die Erregerspule des Unterspannungsrelais UR über den Freigabekontakt FK mit einer elektronischen Steuerung ST der Stromversorgungsanlage SVA verbunden sein.According to the invention of Undervoltage switch contact UK as NO contact and the release contact FK as an opener be educated. In this case, the excitation coil of the undervoltage relay UR be connected in series with the release contact FK. Farther can according to the invention the exciter coil of the undervoltage relay UR via the release contact FK with an electronic control ST of the power supply system SVA be connected.

Damit ist der Vorteil verbunden, dass eine energetische Erregung zum Schließen des Unterspannungsschaltkontakts UK nötig ist, die aktiv von einer elektronischen Steuerung ST bereit gestellt werden muss. Es ist somit kein undefiniertes Zuchalten des Unterspannungsschaltkontakts UK möglich, wenn die elektronische Steuerung ST elektrisch nicht versorgt wird. Auf der anderen Seite unterbindet eine "fehlerhafte", zu große Differenzspannung UD aktiv ein Zuschalten des Unterspannungsschaltkontakts UK durch Ansteuerung der Erregerspule des Freigaberelais FR.This has the advantage that an energetic excitation for closing the undervoltage switch contact UK is necessary, which must be actively provided by an electronic control ST. Thus, undefined switching of the undervoltage switch contact UK is not possible if the electronic control ST is not supplied with electricity. On the other hand, a "faulty", too large differential voltage U D actively prevents a connection of the undervoltage switch contact UK by driving the excitation coil of the release relay FR.

Im Beispiel der 2 wird erfindungsgemäß ein PolySwitch-Halbleiterbauelement als Strombegrenzungselement PS eingesetzt, welches von einem zugehörigen Strom IPS durchflossen wird, und an welchem eine Spannung UPS anliegt. Im Fall, dass die in 2 eingezeichnete Diode D3 fehlt, entspricht diese Spannung UPS der Differenzspannung UD am Unterspannungsschaltkontakt UK. Für die weitere Betrachtung kann die über die Diode 3 beim Ladevorgang der Notstrom-Batterie BAT abfallende Durchlassspannung vernachlässigt werden. Die über die Diode D3 am Strombegrenzungselement PS wirkende Spannungsdifferenz UD' entspricht dann in etwa der zuvor genannten Spannungsdifferenz UD.In the example of 2 According to the invention, a poly-switch semiconductor component is used as the current-limiting element PS, which is traversed by an associated current I PS and to which a voltage U PS is applied. In the case that in 2 drawn diode D3 is missing, this voltage U PS corresponds to the differential voltage U D at the lower voltage switch contact UK. For further consideration, the forward voltage drop across the diode 3 during the charging process of the emergency power battery BAT can be neglected. The voltage difference U D ' acting on the current limiting element PS via the diode D3 then corresponds approximately to the aforementioned voltage difference U D.

3 zeigt ein beispielhaftes Strom-Spannungs-Diagramm IPS, UPS'ID' eines zur Strombegrenzung vorteilhaft verwendbaren PolySwitch-Halbleiterbauelements PS gemäß der Erfindung. Dieses Bauelement weist dabei eine nahezu konstante Verlustleistung PCONST bei sehr kurzen Schaltzeiten auf, welche durch eine bekannte Leistungshyperbel in einem Strom-Spannungs-Diagramm abbildbar ist. Für an diesem Bauelement PS anliegende hohe Spannungen – wie z.B. der ausgangsseitigen Versorgungsspannung UL bei völlig entladener Notstrom-Batterie BAT – stellt sich unmittelbar ein nur geringer Strom ein, welcher durch das PolySwitch-Halbleiterbauelement PS fließt. Mit zunehmender Batteriespannung UB sinkt durch den Ladevorgang die am PolySwitch-Halbleiterbauelement PS anliegende Spannung UD allmählich ab. Gleichzeitig steigt der durch diesen fließende Strom IPS allmählich an, wobei das Produkt aus beiden elektrischen Größen konstant bleibt. Sinkt die Differenzspannung UD auf den vorgebbaren Grenzwert UG ab, erfolgt die eingangs beschriebene Zuschaltung des Unterspannungsschaltkontakts UK für den betrieblich normalen Ladevorgang. Die Differenzspannung UD wird daher zu 0. Dieser Umschaltpunkt ist im Diagramm durch das Bezugszeichen USP gekennzeichnet. 3 shows an exemplary current-voltage diagram I PS , U PS ' I D' of a polySwitch semiconductor device PS advantageously used for current limiting according to the invention. This device has a nearly constant power loss P CONST at very short switching times, which can be represented by a known Leistungshyperbel in a current-voltage diagram. For high voltage applied to this component PS high voltages - such as the output side supply voltage U L with completely discharged emergency battery BAT - immediately turns on only a small current, which flows through the poly-switch semiconductor device PS. As the battery voltage U B increases, the voltage U D applied to the poly-switch semiconductor component PS decreases gradually as a result of the charging process. At the same time, the current I PS flowing through it gradually increases, the product of both electrical quantities remaining constant. If the differential voltage U D drops to the predefinable limit value U G , the connection of the undervoltage switch contact UK described above takes place for the operationally normal charging process. The differential voltage U D is therefore 0. This switching point is marked in the diagram by the reference USP.

Damit ist der besondere Vorteil verbunden, dass durch ein einfaches handelsübliches Bauteil PS eine schonende und zugleich zeiteffektive Nachladung der entladenen Notstrom-Batterie BAT möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass für eine hohe Differenzspannung UD mit einem sonst hohen Schädigungspotential geringe Ladeströme eingestellt werden. Mit abnehmender Differenzspannung UD und mit folglich abnehmenden Schädigungspotential wird zugleich für einen möglichst schnellen Ladevorgang der Ladestrom erhöht.This has the particular advantage that a gentle and time-effective recharging the discharged emergency battery BAT is possible by a simple commercial component PS. This is achieved by setting low charging currents for a high differential voltage U D with an otherwise high damage potential. With decreasing differential voltage U D and consequently with decreasing damage potential, the charging current is simultaneously increased for the fastest possible charging process.

Erfindungsgemäß kann die Ladeschutzeinrichtung SE die eingangs beschriebene Diode D3 gegen eine Entladung der Notstrom-Batterie BAT aufweisen. Diese unterbindet dabei vorteilhaft ein Entladen der Notstrom-Batterie BAT bei geöffnetem Unterspannungsschaltkontakt UK über die angeschlossenen Verbraucher V.According to the invention, the charging protection device SE can have the diode D3 described in the introduction against a discharge of the emergency power battery BAT. This advantageously prevents a discharge of the emergency battery BAT with the undervoltage switch contact UK on the connected consumer V.

Claims (10)

Stromversorgungsanlage (SVA), mit zumindest einem netzgespeisten (AC) Gleichrichter (G1–G3), welcher Verbraucher (V) speist und eine dazu parallel geschaltete Notstrom-Batterie (BAT) über einen Unterspannungsschaltkontakt (UK) speist, gekennzeichnet durch eine parallel zum Unterspannungsschaltkontakt (UK) angeordnete Ladeschutzeinrichtung (SE), welche ein Schließen des Unterspannungsschaltkontakts (UK) verhindert, solange eine über diesen anliegende Spannung (UD*) eine vorgebbare Grenzspannung (UG) übersteigt, und dadurch, dass die Notstrom-Batterie (BAT) bei geöffnetem Unterspannungsschaltkontakt (UK) über ein im Ladepfad der Ladeschutzeinrichtung (SE) liegendes Strombegrenzungselement (PS) ladbar ist.Power supply (SVA), with at least one mains-powered (AC) rectifier (G1-G3), which loads (V) and feeds a parallel connected emergency battery (BAT) via a low voltage switch contact (UK), characterized by a parallel to the undervoltage switch contact (UK) arranged charging protection device (SE), which prevents a closing of the undervoltage switch contact (UK), as long as a voltage applied via this voltage (U D * ) exceeds a predetermined limit voltage (U G ), and in that the emergency battery (BAT) when the undervoltage switch contact (UK) is open, a current limiting element (PS) lying in the charging path of the charging protection device (SE) can be charged. Stromversorgungsanlage (SVA) nach Anspruch 1, wobei der Unterspannungsschaltkontakt (UK) durch eine Erregerspule eines Unterspannungsrelais (UR) ansteuerbar ist.Power supply system (SVA) according to claim 1, wherein the undervoltage switch contact (UK) by an excitation coil of a Undervoltage Relay (UR) can be controlled. Stromversorgungsanlage (SVA) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die über dem Strombegrenzungselement (PS) anliegende Spannung UPS, UD' mit einer Erregerspule eines Freigaberelais (FR) verbunden ist, wobei durch einen Freigabekontakt (FK) des Freigaberelais (FR) die Ansteuerung des Unterspannungsschaltkontakts (UK) blockierbar ist.Power supply system (SVA) according to claim 1 or 2, wherein the over the current limiting element (PS) applied voltage U PS , U D 'is connected to an excitation coil of a release relay (FR), wherein by a release contact (FK) of the release relay (FR) the Activation of the undervoltage switch contact (UK) is blocked. Stromversorgungsanlage (SVA) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Erregerspule des Freigaberelais (FR) elektrische Kennwerte aufweist, die eine Ansteuerung des Freigabekontakts (FK) für Spannungswerte größer als eine vorgebbare Grenzspannung (UG) erlaubt.Power supply system (SVA) according to one of the preceding claims, wherein the excitation coil of the release relay (FR) has electrical characteristic values which allow activation of the release contact (FK) for voltage values greater than a predefinable limit voltage (U G ). Stromversorgungsanlage (SVA) nach Anspruch 4, wobei der Unterspannungsschaltkontakt (UK) ein Schließer und der Freigabekontakt (FK) ein Öffner ist.Power supply system (SVA) according to claim 4, wherein the undervoltage switch contact (UK) is a make contact and the enable contact (FK) an opener is. Stromversorgungsanlage (SVA) nach Anspruch 5, wobei die Erregerspule des Unterspannungsrelais (UR) in Reihe mit dem Freigabekontakt (FK) geschaltet ist.Power supply system (SVA) according to claim 5, wherein the exciting coil of the undervoltage relay (UR) in series with the Release contact (FK) is connected. Stromversorgungsanlage (SVA) nach Anspruch 6, wobei die Erregerspule des Unterspannungsrelais (UR) über den Freigabekontakt (FK) mit einer elektronischen Steuerung (ST) der Stromversorgungsanlage (SVA) verbunden ist.Power supply system (SVA) according to claim 6, wherein the excitation coil of the undervoltage relay (UR) via the release contact (FK) with an electronic control (ST) of the power supply system (SVA) is connected. Stromversorgungsanlage (SVA) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 8, wobei das im Ladepfad der Ladeschutzeinrichtung (SE) liegende Strombegrenzungselement (PS) ein PolySwitch-Halbleiterbauelement ist.Power supply (SVA) according to one of the preceding claims 2 to 8, wherein in the charging path of the charging protection device (SE) lying Current limiting element (PS) a PolySwitch semiconductor device is. Stromversorgungsanlage (SVA) nach Anspruch 8, wobei die Grenzspannung (UG) etwa den achten Teil der Batterienennspannung oder den achten Teil der ausgangsseitigen Versorgungsnennspannung (UL) beträgt.Power supply system (SVA) according to claim 8, wherein the limit voltage (U G ) is about the eighth part of the battery rated voltage or the eighth part of the output side nominal supply voltage (U L ). Stromversorgungsanlage (SVA) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ladeschutzeinrichtung (SE) eine Diode (D3) gegen eine Entladung der Notstrom-Batterie (BAT) aufweist.Power supply (SVA) according to one of the preceding Claims, wherein the charging protection device (SE) is a diode (D3) against discharge the emergency power battery (BAT) has.
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