DE1438107B2 - - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1469—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
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- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für einen Akkumulator, insbesondere für einen Kraftfahrzeugakkumulator,
mit einer Gleichstromquelle und einer Regeleinrichtung für den Ladestrom, deren im Hauptstromkreis liegendes Stellglied von
einer Zenerdiode, deren Durchbruchspannung der Klemmenspannung des Akkumulators entspricht,
aussteuerbar ist.
Aus der britischen Patentschrift 851625 ist eine
Ladeeinrichtung der oben angegebenen Art bekannt, bei der die Zenerdiode mit einer Zugspule eines
elektromagnetischen Relais in Reihe geschaltet ist, das einen Ruhekontakt enthält, der in Reihe mit einer
von zwei Ankerwicklungen einer Wechselstromlichtmaschine liegt oder einen Widerstand überbrückt,
der mit einer der beiden Ankerwicklungen der Lichtmaschine in Reihe geschaltet ist, so daß beim öffnen
des Ruhekontaktes der von der Lichtmaschine über eine Gleichrichterschaltung an den Akkumulator und
das Bordnetz abgegebene Strom herabgesetzt wird. Nachteilig an dieser bekannten Ladeeinrichtung ist,
daß eine Lichtmaschine spezieller Konstruktion benötigt wird und das elektromagnetische Relais ein
teures und störungsanfälliges Bauteil darstellt.
Es ist ferner aus der Zeitschrift »Funkschau«, 13/1960, Beilage H I, 1960, S. 699, eine Stabilisierungsschaltung
bekannt, die einen Transistor enthält, in dessen Basiskreis eine Zenerdiode geschaltet ist
um den Emitterstrom des Transistors zum Ausgleich von Netzspannungsschwankungen und zur Brummsiebung
konstant zu halten. Solche Stabilisierungsschaltungen sind für die Aufladung eines Akkumulators
ungeeignet, da eine Stabilisierung der Klemmenspannung eines Akkumulators wegen dessen geringen
Innenwiderstandes praktisch nicht möglich ist und der Ladestrom nicht konstant gehalten werden darf,
sondern sich entsprechend dem Ladezustand des Akkumulators ändern muß.
Weiterhin ist aus der französischen Patentschrift 1 150 336 eine Akkumulatorladeschaltung für Kraftfahrzeuge
bekannt, die einen Transistor enthält, der durch einen spannungsabhängigen Widerstand gesteuert
ist und im Stromkreis einer Nebenschluß-Feldwicklung liegt. Die Anzapfung des Erregungsstromkreises einer Lichtmaschine ist jedoch häufig
schwierig, wenn nicht sogar praktisch undurchführbar, außerdem ist der Regelung nach kleinen Stromwerten hin rasch eine Grenze gesetzt.
Es ist schließlich in der deutschen Patentschrift 1264 588 bereits eine Schaltungsanordnung zur
Spannungsregelung in Ladeschaltungen vorgeschlagen worden, bei der die Ausgangsspannung durch
Änderung des Widerstandes des im Akkumulatorstromkreis liegenden Kollektor-Emitter-Kreises eines
Leistungstransistors regelbar ist, dessen Basis an einer der Akkumulatorspannung proportionalen
Spannung liegt. In den Kollektor-Emitter-Kreis des Leistungstransistors ist auf der Eingangsseite ein
Widerstand geschaltet, dessen Widerstandswert abnimmt, wenn die Spannung an seinen Klemmen steigt.
Der Leistungstransistor wird durch einen Umkehrtransistor gesteuert, dessen Emitter durch eine Normalspannungsquelle
auf konstanter Spannung gehalten wird. Eine Zenerdiode, deren Durchbruchsspannung
der Klemmenspannung des geladenen Akkumulators entspricht, ist jedoch nicht vorhanden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladeeinrichtung für Akkumulatoren anzugeben,
die keine teuren und störungsanfälligen elektromagnetischen Relais enthält, keine Stromquelle,
insbesondere Lichtmaschine, spezieller Konstruktion erfordert, die den Ladestrom mit zunehmender
Klemmenspannung des Akkumulators stetig verringert und schließlich bei voll aufgeladenem
Akkumulator ganz unterbricht und auch den maximalen Ladestrom bei stark entladenem Akkumulator
auf sichere Werte begrenzt.
ίο Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer
Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Stellglied ein Transistor ist, dessen
Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit dem Akkumulator liegt, dessen Emitter-Basis-Strecke in Reihe
mit der Zenerdiode an den Akkumulator angeschlossen ist und daß parallel zur Basis-Kollektor-Strecke
des Transistors ein Widerstand geschaltet ist, der so bemessen ist, daß der Ladestrom, auch bei tiefentladenem
Akkumulator, einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet.
Vorzugsweise ist zwischen den Kollektor des Transistors und die Gleichstromquelle eine für den Ladestrom
in Flußrichtung gepolte Diode geschaltet.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Ladeeinrichtung gemäß der Erfindung
und
F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ladeeinrichtung gemäß der Erfindung.
In Fig. 2 sind entsprechende Teile, wie in Fig. 1,
mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, denen jedoch zur Unterscheidung der Buchstabe »α« angefügt
wurde.
F i g. 1 zeigt eine Einrichtung 10 zum Aufladen eines Akkumulators 12, z. B. eines Bleiakkkumulators,
durch eine Stromquelle, beispielsweise einen Gleichstromgenerator 14. Der Akkumulator 12 kann
eine Autobatterie und der Generator 14 eine übliche Lichtmaschine sein. Die negative Klemme des Akkumulators
12 ist mit dem Emitter eines PNP-Transistors 16 verbunden. Sie ist ferner an einem Sammelanschluß,
beispielsweise das Metallchassis des Fahrzeugs, angeschlossen.
Die positive Klemme des Akkumulators 12 ist mit dem positiven Pol des Generators 14 über einen Einfachschalter
18 verbunden. In einem Kraftfahrzeug ist der Schalter 18 wirkungsmäßig mit dem Zündschloß
verbunden. Der Kollektor des Transistors 16 ist über eine Diode 20 mit dem negativen Pol des
Generators 14 verbunden. Die Diode 20 ist so geoolt, daß ein Ladestrom nur vom Generator 14 zum Akkumulator
12 fließen kann, um diesen aufzuladen. Die Diode 20 kann entfallen, wenn der Transistor 16 die
Sperrspannung auszuhalten in der Lage ist, die auftritt, wenn die Generatorspannung niedriger ist als
die Akkumulatorspannung.
Der Transistor 16 ist in Flußrichtung vorgespannt.
Zu diesem Zwecke ist die Anode einer Zenerdiode 22 direkt an die Basis des Transistors 16 angeschlossen,
und die Kathode der Zenerdiode 22 ist mit dem positiven Pol des Generators 14 verbunden. Die Basis
des Transistors 16 ist mit dem Kollektor über einen veränderbaren Vorspannungswiderstand 24 verbunden.
Wenn die Zenerdiode 22 leitet, was der Fall ist, wenn die Spannung an ihr die Durchbruchspannung
übersteigt, ist die an ihr liegende Spannung an-
nähernd gleich der Spannung des Akkumulators 12, wenn dieser voll geladen ist.
Im folgenden soll nun die Arbeitsweise der in F i g. 1 dargestellten Ladeschaltung 10 beschrieben
werden.
Zuerst sei angenommen, daß der Akkumulator 12 entladen ist, und daß die Spannungsdifferenz zwischen
dem entladenen Akkumulator 12 und der Ausgangsspannung des Generators 14 verhältnismäßig
groß ist. Wenn der Schalter 18 geschlossen wird, fließt ein Ladestrom vom positiven Pol des Generators
14 durch den Akkumulator 12, die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 16 und die Diode
20 zum negativen Pol des Generators 14. Außerdem fließt ein verhältnismäßig großer Strom im Basiskreis
von der Basis durch den Widerstand 24 zum Kollektor. Unter diesen Umständen leitet die Zenerdiode
22 nicht, da die Differenz der Spannungen am Generator 14 und am Widerstand 24 kleiner ist, als die
Zener-Spannung der Zenerdiode 22. Wenn die Ladung des Akkumulators 12 zunimmt und die
Klemmenspannung dementsprechend steigt, wird der Emitter des Transistors 16 gegenüber der Basis stärker
negativ, und der Strom durch den Widerstand 24 sinkt. Wenn der Akkumulator 12 annähernd voll geladen
ist, wird die Zenerdiode leitend, da sich der Spannungsabfall am Widerstand immer weiter verringert
hat und ein immer größerer Teil der Generatorspannung an der Zenerdiode 22 wirksam wird.
Unter diesen Umständen ist die Spannung an der Basis praktisch gleich der Spannung am Emitter, und
der in den Akkumulator 12 fließende Ladestrom sinkt praktisch auf Null ab.
F i g. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die dargestellte Einrichtung 10 a zum
Laden eines Akkumulators enthält einen NPN-Transistor 16 a als Halbleitersteuereinrichtung an der
Stelle des PNP-Transistors 16 der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung. Ein Generator 14 a
ist mit einer Diode 20 a (die wie die Diode 20 in F i g. 1 gegebenenfalls entfallen kann), der Emitter-Kollektor-Strecke
eines Transistors 16 a, einem Schalter 18 α und einem Akkumulator 12 a in Reihe
geschaltet, so daß ein Ladestrom durch den Akkumulator 12a fließen kann, um diesen aufzuladen.
Parallel zum Generator 14 a liegt eine Vorspannungsschaltung, die eine Zenerdiode 22 a und einen
mit dieser in Reihe geschalteten veränderbaren Widerstand 24 a enthält; die Basis des Transistors
16 a ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode 22 a und dem Widerstand 24 α verbunden.
Die negative Klemme des Akkumulators 12 a ist an einen gemeinsamen Anschluß (Masse) angeschlossen,
wie es in den meisten Kraftfahrzeugen üblich ist.
Die Arbeitsweise der in F i g. 2 dargestellten Akkumulatorladeschaltung 10 α entspricht im wesentlichen
der Arbeitsweise der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung 10. Zum Laden des Akkumulators
12a wird der Schalter 18 a geschlossen. Wenn der Akkumulator 12a entladen ist, ist das
Potential an der Basis des Transistors 16 a positiver als das Potential am Emitter; das Potential an der
Basis entspricht im wesentlichen dem Potential am Kollektor, wenn die Zenerdiode nicht leitet. Es fließt
dann ein Ladestrom vom Generator 14 α zum Akkumulator 12 a und lädt diesen auf. Während der Ladedauer
fließt von der Basis durch den Widerstand 24a Strom zum Kollektor, wodurch sich ein verhältnismäßig
großer Spannungsabfall am Widerstand 24 a ergibt. Unter diesen Umständen leitet die Zenerdiode
22 a nicht. Wenn die Aufladung des Akkumulators 12 a fortschreitet, nimmt seine Klemmenspannung zu,
und der Basisstrom des Transistors durch den Widerstand 24 a sinkt. Da die Generatorspannung an der
Reihenschaltung aus Zenerdiode 22 a und Widerstand 24a liegt, steigt die Spannung an der Zenerdiode
22a mit abnehmender Spannung am Widerstand 24a, unter der Annahme, daß die Generatorspannung
im wesentlichen konstant ist. Wenn der Akkumulator 12 a im wesentlichen aufgeladen ist,
wird die Zenerdiode 22 a leitend und spannt den Transistor 16a derart vor, daß er praktisch gesperrt
ist, so daß verhindert wird, daß der Akkumulator 12a überladen wird.
Es ist ersichtlich, daß bei relativ entladenem Akkumulator 12a entsprechend mehr Strom durch die
Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors und den Vorspannungswiderstand 24 a fließt. Wenn der Akkumulator
12 a voll aufgeladen ist, nimmt der Ladestrom durch die Emitter-Kollektor-Strecke ab, und
der Basisstrom durch den Widerstand 24 a der Vorspannungsschaltung nimmt dementsprechend ebenfalls
ab. Dieser Vorgang bewirkt, daß die Zenerdiode 22a durchbricht, d. h. leitend wird. Der Widerstand
24 a ist einstellbar, so daß er den verschiedenen Verstärkungsfaktoren der verwendeten Transistoren angepaßt
werden kann. Bei voll aufgeladenem Akkumulator ist die Vorspannung an der Basis des Transistors
16 a gleich der Spannung an der leitenden Zenerdiode 22a. Wird der Akkumulator 12a wieder
entladen, so wird der Transistor 16a durch die verringerte Spannung am Akkumulator 12 a wieder in
den leitenden Zustand vorgespannt, und es fließt wieder ein Ladestrom in die Batterie 12a.
Claims (2)
1. Ladeeinrichtung für einen Akkumulator, insbesondere für einen Kraftfahrzeugakkumulator,
mit einer Gleichstromquelle und einer Regeleinrichtung für den Ladestrom, deren im Hauptstromkreis
liegendes Stellglied von einer Zenerdiode, deren Durchbruchsspannung der Klemmenspannung
des geladenen Akkumulators entspricht, aussteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellglied ein Transistor (16, 16 a) ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in
Reihe mit dem Akkumulator (12, 12 a) liegt und dessen Emitter-Basis-Strecke in Reihe mit der
Zenerdiode (22, 22 a) an den Akkumulator angeschlossen ist, und daß parallel zur Basis-Kollektor-Strecke
des Transistors ein Widerstand (24, 24 a) geschaltet ist, der so bemessen ist, daß
der Ladestrom, auch bei tief entladenem Akkumulator, einen vorgegebenen Grenzwert nicht
überschreitet.
2. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kollektor des
Transistors (16, 16 a) und die Gleichstromquelle (14, 14 a) eine für den Ladestrom in Flußrichtung
gepolte Diode (20, 20 a) geschaltet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Family Applications (1)
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- 1961-12-06 CH CH1413761A patent/CH398755A/de unknown
- 1961-12-08 JP JP4460561A patent/JPS3917566B1/ja active Pending
Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |