DE1463333C - Ladeschaltung für elektrische Energiespeicher - Google Patents

Description

Bei einer solchen bekannten Anordnung (franzö- io hängig, die wiederum durch das Spannungsteilersische Patentschrift 1 307 611) ist der Transistor als verhältnis der Widerstände 2 und 3 und die an 13 Stellwiderstand benutzt. Die Teilwiderstände des
parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors

geschalteten Spannungsteilers sind bei dieser be-

und 14 liegende Kollektor-Emitter-Spannung bestimmt ist.

Der Spannungsteiler 2, 3 liegt an den Punkten 13

kannten Anordnung nicht aufeinander abgestimmt, 15 und 14, also an der Kollektor-Emitter-Spannung des so daß die Spannung am aufzuladenden Energie- Transistors 1. Wie am Beispiel eines noch zu bespeicher zwischen Emitter und Basis des Transistors schreibenden Ladevorganges aufgezeigt wird, nimmt nicht konstant bleibt, da sie von der Kollektor- die Kollektor-Emitter-Spannung im Maße der anEmitter-Spannung des Transistors abhängig ist. steigenden Batteriespannung ab. Der Spannungsteiler Durch diese bekannte Schaltung kann lediglich so ist nun derart wirksam, daß unabhängig davon das der Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke ge- Potential an den Punkten 6 und 13 des spannungssteuert werden, und zwar dadurch, daß von- Hand abhängigen Widerstandes 3 nahezu konstant bleibt, der Abgriff des einstellbaren Teilwiderstandes ver- Eine derartige an sich bekannte Spannungsstabistellt wird. lisierungsschaltung (VDR-Ocelit-Varistoren, C. Con-

Das Problem bei der Wiederaufladung von Energie- as radty, Nürnberg, Firmenschrift 2.60.3.5 SV S. 29, 30) speichern, insbesondere von solchen, die als gasdichte wird entsprechend der Erfindung dazu verwendet, Kleinzellen ausgebildet sind, besteht darin, dieselben während des Ladevorganges eine annähernd konmit maximal zulässiger Stromstärke so schnell wie stante Basis-Emitter-Spannung bzw. einen annähernd möglich wieder aufzuladen und den Ladestrom mög- konstanten Basisstrom zu erhalten, wodurch ein im liehst während des gesamten Ladevorganges konstant 30 wesentlichen konstanter Ladestrom gewährleistet zu halten. Aufgabe der Erfindung ist es, hierzu eine ist.

einfache, zuverlässige Schaltungsanordnung zu finden. Nach der Erklärung der Wirkungsweise des Span-

Diese Aufgabe wird für eine Ladeschaltung der ein- nungsteilers ist nunmehr auch die Wirkungsweise gangs beschriebenen Art durch die Erfindung da- der Ladeschaltung verständlich. Nach Maßgabe des durch gelöst, daß der Spannungsteiler einen bezüglich 35 Ladezustandes der Batterie 5 bewirkt der annähernd seines Strom-Spannungs-Verhaltens nichtlinearen konstante Ladestrom entsprechend der annähernd Widerstand aufweist und daß die Teilwiderstände des konstant gehaltenen Basis-Emitter-Spannung ein AnSpannungsteilers so aufeinander abgestimmt sind, steigen der Spannung an den Klemmen der Batterie 5. daß unabhängig von der Kollektor-Emitter-Spannung Im gleichen Maße mit dem Ansteigen der Batteriedes Transistors die Spannung an einem zwischen 40 spannung nimmt die Kollektor-Emitter-Spannung des Emitter und Basis des Transistors liegenden Wider- Transistors 1 ab. Die Durchbruchspannung der stand während des Ladevorganges annähernd kon- Zenerdiode ist nun so gewählt, daß sie gleich der stant bleibt. Es wird durch die Erfindung erreicht, Ladeschlußspannung der Batterie ist. Die Batteriedaß über die Kollektor-Emitter-Strecke des Tran- spannung kann daher nicht größer werden als die sistors ein ständig konstanter Ladestrom fließt und 45 Zenerdurchbruchsspannung. Anders ausgedrückt, die die Batterie somit gleichmäßig und schnell mit maxi- an der Zenerdiode liegende Spannung, zusammenmaler Stromstärke aufgeladen wird. gesetzt aus Batteriespannung und Basis-Emitter-

An Hand der in den beiden F i g. 1 und 2 der Zeich- Spannung des Transistors 1, kann die Zenerdurchnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Er- bruchsspannung nicht übersteigen. Steigt die Batteriefindung im folgenden näher beschrieben und erläutert. 50 spannung bei der Ladung rasch auf ihren Endwert, Mit 1 ist ein Transistor bezeichnet, der in seiner so wird die Basis-Emitter-Spannung in gleicherweise Wirkung als steuerbarer Vorschaltwiderstand im rasch kleiner und schließlich annähernd Null, wenn Ladekreis einer den elektrischen Energiespeicher bil- die Batteriespannung auf den Wert der Zenerdurchdenden Batteries liegt. Die Basis des Transistors 1 bruchsspannung angewachsen ist. Das heißt, in der liegt an der Anode einer Zenerdiode 4 sowie an 55 gleichen Weise, wie die Basis-Emitter-Spannung auf einem Punkt 6 eines Spannungsteilers, der aus den ihren Kleinstwert zuläuft, wird die Stromdurchlässig-Teilwiderständen 2 und 3 aufgebaut ist, die parallel keit des Transistors gedrosselt. Da von der Batterie zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 1 ge- über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 1 ein schaltet sind. Der Widerstand 3, der im Emitter-Basis- geringer Selbstentladestrom fließt, wird der Transistor Kreis liegt, ist ein spannungsabhängiger Widerstand, ⁶° jedoch nicht voll zugesteuert, sondern die Basisbeispielsweise ein Varistor, dessen Widerstandswert Emitter-Spannung wird sich auf einen Wert einstellen, mit zunehmender Spannung kleiner wird. Der Wider- der mit der Batteriespannung addtert einen Wert erstand 2, der im Kollektor-Basis-Kreis Hegt, ist ein gibt, der gleich der entsprechenden Zenerspannung linearer Festwiderstand, der auf bestimmte Wider- ist und bewirkt, daß ein kleiner Restladestrom über standswerte einstellbar sein kann. Die Batterie 5 lregt ⁶5 die Kollektor-Emitter-Strecke fließen kann. Ist an der zwischen den Ausgangsklemmen 11 und 12, an die Batterie ein Verbraucher angeschlossen, so wrrd entein Verbraucher anschließbar ist, so daß die Batterie 5 sprechend der Ladestrom auf einen Restladestrom in einer sogenannten Pufferschaltung zwischen der geregelt, der der Summe aus dem Selbstentladestrom

die Spannung an der Zenerdiode 4, so wird die Batterie aufgeladen, wobei die Ladeschaltung eine stromstabilisierende Wirkung hat. Nähert sich die Spannung der Batterie stark der Zenerdurchbruchsspannung, so hat die Ladeschaltung nunmehr eine spannungsbegrenzende Wirkung. Steigt die Spannung an den Klemmen der Batterie auf Grund von Netzschwankungen oder durch plötzliches Abwerfen des Verbrauchers über einen Wert der Batteriespannung im Ladezustand, so fließt der momentan erhöhte Strom über den Widerstand 3 und die Zenerdiode 4 ab, da die Zenerdiode oberhalb ihrer Zenerdurchbruchsspannung bekanntlich einen sehr kleinen Innenwiderstand besitzt. In einem solchen Falle nimmt die Spannung an dem Widerstand 3 einen negativen Wert an, d. h., die Spannungsrichtung an den Klemmen 6 und 13 kehrt sich gegenüber der Spannung beim Ladevorgang um, so daß der Transistor weiterhin gesperrt bleibt.

In Fig. 2, in der die gleichen Elemente und die gleiche Schaltungsstelle mit gleichen Wirkungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist an Stelle des Widerstandes 2 der F i g. 1 ein stromstabilisierender Halbleiterwiderstand 15 und statt des spannungsabhängigen Widerstandes 3 ein linearer Widerstand 16 eingeschaltet. Der stromstabilisierende Halbleiterwiderstand 15 hat die inverse Wirkungsweise einer Zenerdiode, d. h., in einem bestimmten Spannungsbereich bleibt der Strom, der durch das Element fließt, konstant, und bei Erreichen einer unteren Kniespannung fällt der Strom rasch gegen NuI ab. Die Serienschaltung eines stromstabilisierenden Halbleiterwiderstandes, bekanntlich auch als Currector bezeichnet, mit einem ohmschen Widerstand, läßt bei variabler Spannung an diesem Spannungsteiler in einem bestimmten Spannungsbereich einen konstanten Spannungsteilerstrom fließen, der wiederum eine konstante Teilerspannung an dem ohmschen Widerstand entstehen läßt. Dabei übernimmt der Currector die Differenzspannung zur Gesamtspannung amSpannungsteiler. Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 1 liegt an diesem Spannungsteiler 15, 16, der damit in dem angegebenen Spannungsbereich von einem konstanten Steuerstrom durchflossen wird.

Der in den Schaltungen nach den Fig. 1 und 2 vorgesehene Kondensator 8, der parallel zur Zenerdiode liegt, dient als Glättungskondensator. Es ist auch möglich, in den Basis-Emitter-Kreis der Schaltungen nach F i g. 1 und 2 zusätzlich eine nicht dargestellte Sperrdiode mit geringem Durchlaßwiderstand zu schalten, wodurch bewirkt wird, daß bei Ausfall der Ladespannung kein Rückstrom über die Elemente 3 bzw. 16 und die Zenerdiode 4 fließt, wie er sonst (oben für den Fall ohne eine derartige Diode erläutert) fließen würde.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ladeschaltung für elektrische Energiespeicher, insbesondere für gasdichte Kleinzellen, in deren Ladekreis ein Transistor liegt, dessen Basis an einem Punkt eines parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke geschalteten Spannungsteilers angeschlossen ist, und welche einen spannungsabhängigen Widerstand aufweist, der bei Erreichen der Ladeschlußspannung den Transistor sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler einen bezüglich seines Strom-Spannungs-Verhaltens nichtlinearen Widerstand aufweist und daß die Teilwiderstände des Spannungsteilers so aufeinander abgestimmt sind, daß unabhängig von der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors (1) die Spannung an dem zwischen Emitter und Basis des Transistors liegenden Widerstand (3 bzw. 16) während des Ladevorganges annähernd konstant bleibt.

2. Ladeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus einem linearen Widerstand (2) und einem spannungsabhängigen Widerstand (3) besteht, dessen Widerstandswert mit zunehmender Spannung kleiner wird, und daß der lineare Widerstand (2) in den Kollektor-Basis-Kreis und der spannungsabhängige Widerstand (3) in den Emitter-Basis-Kreis des Transistors (1) geschaltet sind.

3. Ladeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus einem linearen Widerstand (16) und einem stromstabilisierenden Halbleiterwiderstand, beispielsweise einem Currector (15), besteht, wobei der lineare Widerstand (16) in den Emitter-Basis-Kreis des Transistors (1) und das Halbleiterelement in den Kollektor-Basis-Kreis geschaltet sind.

4. Ladeschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ladeschlußspannung festlegende spannungsabhängige Widerstand eine Zenerdiode (4) ist.

5. Ladeschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Basis-Emitter-Kreis des Transistors (1) in Reihe mit der Zenerdiode (4) eine Sperrdiode mit geringem Durchbruchwiderstand derart geschaltet ist, daß bei Ausfall der Ladespannung kein Rückstrom über die Zenerdiode (4) fließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen