DE1588540A1

DE1588540A1 - Transistorgesteuertes Batterieladegeraet

Info

Publication number: DE1588540A1
Application number: DE1967M0074318
Authority: DE
Inventors: Haruhisa Furuishi; Katsuaki Kawamoto; Yoneji Koyama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1966-06-09
Filing date: 1967-06-08
Publication date: 1970-10-08
Also published as: GB1194242A; US3510746A; DE1588540B2

Description

PATENTANWÄLTE

. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, 2.Autg. T«i.-Adr. Ulnpat MQndien

Telefon (OSII) Mit I»

den 29. Dezember 1969

Unser Zeichen

Z/Ri/Lo - M 74 318

P 15 88 340.2-32
MATSUSHITA ELECTRIC

Transistorgesteuertes Batterieladegerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein transistorgesteuertes Batterieladegerät mit einer Gleichrichterschaltu ⁱg, an die über einen Steuertransistor Ausgangsklemmen für den Batterieanschluß angeschlossen sind, beispielsweise für eine alkalische Mangan-Sekundärbatterie, einen gekapselten oder halbgekapselten Bleiakkumulator oder eine Nickel-Kadmium-Batterie. Bei einem solchen Ladegerät soll der Ladestrom in der Ladungs-Ergänzungszeit verringert werden, um auf diese Weise eine Überladung der Batterie zu verhindern.

Bei galvanischen Sekundärzellen besteht die Möglichkeit, daß am Ende der Ladung Wasserzersetzung und Gasung einsetzt, was zu Erwärmung, zu einer verringerten Lebensdauer der Platten aufgrund von durch die Gasblasen losgerissenen Masseteilchen,

Kcuc L\..~rlagen Wu^^^

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zu ungenügender Ladung und unter Umständen zu Explosionen führt.

Durch die Erfindung soll eine vollständige Aufladung ermöglicht werden, ohne daß in der letzten Phase eine Gasentwicklung auftritt und ohne daß es zu einer Überladung kommen kann.

Es sind Batterieladegeräte bekannt, die mit konstanter Spannung arbeiten, so daß ein Überladen verhindert wird. Durch die konstante Spannung ergibt sich jedoch eine abfallende Ladecharakteristik, da der Ladestrom mit dem Anstieg der Batteriespannung abnimmt, was zu einer längeren Ladezeit und zu einer nicht 100$igen Aufladung führt. Außerdem ist es sehr schwierig, eine Konstantspannungseinrichtung für eine niedrige Spannung wie etwa 3 Volt oder weniger herzustellen, da die Charakteristik eines Gleichrichters mit konstanter Spannung bei nur wenigen Volt sehr ungleichmäßig wird. Das erfindungsgemäße Batterieladegerät soll also obendrein auch für niedrige Spannungen, beispielsweise für die Ladung galvanischer Einzel-Sekundärzellen, verwendbar sein.

Das erfindungsgemäße Batterieladegerät zeichnet sich dadurch aus, daß der Steuertransistor von einer durch die erseugte Gleichspannung gesteuerten bistabilen Kippschaltung angesteuert ist. Zweckmäßigerweise ist die Kippschaltung eine an die Klemmen der Gleichrichterschaltung gelegte Schmitt-Trigger-ί Schaltung. Eine günstige Schaltung ergibt sich dadurch, daß zwi- : sehen die Klemmen der Gleichrichterschaltung zwei in Reihe geschaltete Widerstände geschaltet sind, deren Verbindungspurikt ' mit der Basis eines von zwei Transistoren der Kippschaltung ver- ; bunden ist, deren Emitter zusammengeschlossen sind, während die

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Basis des Steuertransistors mit einer Ausgangsklemme des zweiten der Transistoren der Kippschaltung verbunden ist. Beim erfindungsgemäßen Batterieladegerät wird bei Annäherung an die Volladung-Spannung der Batterie der von der Gleichrichterschaltung erzeugte Gleichstrom ständig an- und abgeschaltet, und zwar in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie, die damit in" Form aufeinanderfolgender kurzer Stromimpulse restlich geladen wird und zwischen diesen Stromimpulsen kurze Erholungszeiten hat.

Das erfindungsgemäße Batterieladegerät läßt sich leicht so ausgestalten, daß es an alternativ netz- und batteriegespeiste Verbraucher anzuschließen ist, bei denen bei einem Netzausfall die Batterie selbsttätig die Stromversorgung übernimmt. Eine erste Kippschaltung übernimmt dabei die obere Spannungsbegrenzung beim Batterieladen, eine zweite Kippschaltung übernimmt die untere Spannungsbegrenzung beim Entladen und schaltet die Batterie bei Erreichen der untren Grenzspannung ab, so daß sowohl eine Überladung als auch eine Überentladung verhindert sind. Diese zweite, die untere Spannung begrenzende Kippschaltung kann umkehrbar sein, also bei nachfolgendem Batteriespannungsanstieg selbsttätig wieder den Verbraucher mit der Batterie verbinden, oder sie kann gesperrt bleiben.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung j η Verbindung mit der Zeichnung, die verschiedene Ausführuugßformen der Erfindung zei^t. Darin zeigen:

/ig. 1A οj non Schaltplan eines tranisinlur^esiourten Batterie-Indt^eräts gemäß einer Aunf'iiirmifrform der Krfin-

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Fig. 1B einen Schaltplan einer Abwandlung der Schaltung gemäß Fig. H rechts von der Linie a-a' in Fig. 1A;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Ladecharakteristiken des Batterieladegerätes gemäß der Erfindung und eines herkömmlichen Batterieladegerätes mit konstanter Spannung;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Ladevorgangs, die die Beziehung zwischen dem Ladestrom und der Ladezeit des erfindungsgemäßen Geräts zeigt;

Fig. 4 einen Schaltplan eines herkömmlichen Batterieladegeräts mit konstanter Spannung;

Fig. 5 einen Blockschaltplan eines transistorgesteuerten Batterieladegeräts gemäß einem anderen Beispiel der Erfindung, das mit einem nicht umkehrbaren Kreis zum Verhindern einer Überentladung ausgerüstet ist;

Fig. 6 die elektrische Schaltung des transistorgesteuerten Batterieladegeräts gemäß Fig. 5;

Fig. 7 einen Schaltplan einer abgewandelten Form der in Fig. 6 gezeigten elektrischen Schaltung;

Fig. 8 einen Blockschaltplan einer automatischen Ladevor-

/-tor;n richtung gemäß noch einer anderen Ausführungs der Erfindung, die mit einer automatischen umkehrbaren Schaltung zum Verhindern einer Überentladung verseilen ist;

Fig. 9 die elektrische Schaltung des transistorgesteuerten Batterieladegeräts gemäß Fig. 0;

-■)■

009841/0329 badoriqinal

Fig. 10 einen Schaltplan einer abgewandelten Form der in Fig. 9 gezeigten elektrischen Schaltung;

Fig. 11 einen Blockschaltplan einer abgewandelten elektrischen Schaltung in dem transistorgesteuerten Batterieladegerät gemäß Fig. 9;

Fig. 12 die elektrische Schaltung des transistorgesteuerten Batterieladegeräts gemäß Fig. 11;

Fig. 13 eine gegenüber derjenigen nach Fig. 12 abgewandelten elektrischen Schaltung; und

Fig. 14, 15 und 16 Schaltungen, in denen der größere Teil des transistorgesteuerten Batterieladegerätes gemäß Fig. 9 abgewandelt ist.

Gemäß Fig. 1A weist ein Transformator T eine mit einer Wechselstromquelle verbundene Primärwicklung 1 und eine Sekundärwicklung 2 auf, deren Anschlüsse 2¹ und 2" mit Gleichrichtern D. bzw. Dp verbunden sind, so daß eine Gleichstromquelle durch eine Zweiweggleichrichtung erhalten wird. Die beiden Anschlüsse 2¹ und 2" sind hinter den mit ihnen verbundenen Gleichrichtern Il und Dp miteinander verbunden und bilden eine Ausgangsklemme der Gleichstromquelle, deren andere Ausgangsklemme mit der Mitte der Sekundärwicklung 2 verbunden ist. Zwischen diese Ausgangsklemmen ist eine Reihenschaltung von Widerständen EL und Rp geschlossen, die an einem Punkt 4 miteinander verbunden sind. Eine Gleichspannung E , die an die Widerstände IL und Rp angelegt ist, liegt auch an den Eingangsklemmen einer Schmitt-Schaltung, die von zwei npn-Transistoren Tr₁ und Trp gebildet wird, deren Emitter miteinander verbunden sind und die

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mit fünf Widerständen IL, bis R^ zusammengeschaltet sind. Diese Schmitt-Schaltung arbeitet als Kippschaltung zum Steuern eines Transistors Tr*.

Die Basis des Transistors Tr₁ ist mit dem Verbindungspunkt 4 der Widerstände IL und IL verbunden, der der Spannungsabtastung dient. Der Kollektor des Transistors Tr ρ der Kippschaltung ist mit der Basis des pnp-Transistors Tr^ verbunden, so daß ein Stromverstärkerkreis entsteht. Eine aufzuladende Sekundärbatterie B, wie z.B. ein Akkumulator od.dgl., ist mit dem Kollektor des Transistors Tr^ verbunden. In Fig. 1B ist die Sekundärbatterie B mit dem Emitter des Transistors Tr₂ verbunden, aber die Verbindungen auf der linken Seite der gestrichelten Linie a-a* sind denjenigen in Fig. 1A vollständig gleich. Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß den Fig. 1A und 1B ist dieselbe.

Unter der Annahme, daß die Basisspannung des Transistors Tr₁ mit V_R, die Emitterspannung mit V™ und die Arbeitsspannung mit Vbe bezeichnet ist, und daß die Beziehung zwischen diesen Spannungen folgendermaßen ist:

Vbe ... (1),

dann ist der Transistor Tr₁ im "EIN"-Zustand und die Transistoren Tr^ und Tr₇ sind im "AUS"-Zustand. Wenn die Beziehung folgende ist:

V_ß - V_E <=CVbe . . . (2),

darm nimmt der Transistor Tr. den ^IIAUS"-Zustand ein, während die Transistoren Tr_p und Tr₂. den ⁿEIN"-Zustand einnehmen. Das Verhältnis der Widerstände It₁ und R₀ ist derart bestimmt, daß

I C.

009841/0329 "'

die vorhergehende Gleichung (1) erfüllt wird, wenn die Spannung der Sekundärbatterie B, die durch Anwendung dieser Arbeitsweise der Transistoren geladen wird, in die Nähe des Spannungswertes kommt, bei dem die Aufladung vollendet ist; dadurch wird der Transistor Tr. leitend und die Transistoren Tr^ und Tr^ sperren, so daß die Sekundärbatterie B nicht überladen wird.

Gleichzeitig wird durch Verwendung des Hysteresis-Effektes der Schmitt-Schaltung, nämlich der Beziehung von V^!lEIii"<r V¹AUS" in der Arbeitsspannung der Kippschaltung, die ergänzende Aufladung am Ende der Ladezeit in Form von Impulsen bewirkt, um die Aufladungsleistung zu erhöhen.

Mit Bezug auf einen Bleiakkumulator und eine Ni-Cd-Batterie sind die angenäherten Werte der Gaserzeugungsspannung und der Ladungsergänzungsspannung in der folgenden Tabelle gezeigt, wobei die Ladezeit 10 bis 20 Stunden für den Bleiakkumulator und 5 Stunden für die Hi-Cd-Batterie beträgt.

*--^^^ Sekundär- Spannung—batterie	Bleiakkumulator	Ni-Cd-Batterie
Gaserzeugungsspan nung (V) pro Zelle	2,3 - 2,5	etwa 1,55
Ladungs ergänzungs- spannung (V) pro Zelle	2,65 - 2,8	etwa 1,7

In dem transistorgesteuerten Batterieladegerät gemäß der Erfindung ist das Verhältnis der Widerstände R₁ und R so bestimmt, daß die au die Schmitt-Schaltung angelegte Endspannung,

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bei der der Transistor Tr₁ leitend wird, in der Nähe der Gaserzeugungsspannung gewählt wird, die durch die obige Tabelle vorgegeben ist.

Ein Beispiel der Vo11adespannung in der beschriebenen Vorrichtung ist folgendermaßen dargestellt:

	Volladespannung	Art der Sekundärbatterie
Bleiakkumulator	14,5 V	Halbeingekapselte Art 12 V 4 Ah
Ni-Cd-Batterie	15,0 V	Eingekapselte Art 12,5 V 225 mAh

Jetzt folgt eine kurze Beschreibung eines Beispiels des herkömmlichen Ladesystems mit konstanter Spannung unter Bezug auf Fig. 4 mit einem Transformator T und Gleichrichter D₁ und Dp, die jeweils mit einem Ende mit einer der beiden Klemmen der Sekundärwicklung des Transformators T verbunden sind. D₁ und Dp sind miteinander an ihrem anderen Ende verbunden, um einen positiven Anschluß 101 für einen Gleichstromausgang zu bilden; die Mitte der Sekundärwicklung des Transformators T dient als negativer Anschluß 101' für den Gleichstromausgang. Ein Glättungskondensator C ist zwischen die Anschlüsse 101 und 101' geschaltet. H₁₀₁ und H₁QO sind feste Widerstände, und Z ist ein Gleichrichter mit konstanter Spannung, der zwischen der Basis eines Transistors Tr₁₀₁ und der beweglichen Klemme eines veränderlichen Widerstandes VR eingeschaltet ist. D, ist ein einen Gegenstrom verhindernder Gleichrichter, und B stellt die zu ladende Sekundärbatterie dar. Die Sekundärbatterie B ist mit dem festen Anschluß des veränderlichen Widerstandes VK über den Gleichrich-

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ter D., und den Widerstand K-mo verbunden, so daß der Gleichrichter Z mit konstanter Spannung ein Potential feststellt, das der an der Batterie und am Widerstand R_{1 ?} anliegenden Spannung entspricht. Tr₁^. und T^₁Qo sind Steuertransistoren, die nach Darlington-Art verbunden und geeignet sind, die Verbindung zwischen dem Anschluß 101 und dem Verbindungspunkt 102 des Widerstandes R-inp mit dem veränderlichen Widerstand VR bei einem konstanten Potential zu kontrollieren, das durch den Gleichrichter Z bestimmt ist. Wenn somit ein Wechselstromeingang am Transformator T angelegt wird und dadurch ein Ladestrom in die Sekundärbatterie B zu fließen beginnt, wird die Verbindung zwischen den Anschlüssen 101 und 102 ständig auf einer konstanten Spannung gehalten, und wenn die Batteriespannung beim Fortgang der Aufladung steigt, fällt infolgedessen der Ladestrom in geneigter Form wie es in der Kurve II in Fig. 2 gezeigt ist.

Die tatsächliche Arbeitsweise des Batterieladegerätes gemäß der Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung hervorgehen.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Batteriespannung und dem Ladestrom, wobei I die charakteristische Kurve des Batterieladegerätes gemäß der Erfindung und II diejenige des oben beschriebenen herkömmlichen Batterieladegerätes mit konstanter Spannung darstellt. Wie es aus dieser Figur deutlich hervorgeht, steigt bei dem herkömmlichen Batterieladegerät mit konstanter Spannung die Batteriespannung fortschreitend, wie die Ladung fortschiätet, während der Ladestrom mit dem Fortschritt der Aufladung abnimmt, einen absinkenden Verlauf annimmt und zu null wird, wenn die Spannung zur Vervollständigung der Aufladung erreicht ist. Im Gegensatz dazu hält bei dem

009841/0329 -¹°-

- ίο -

Batterieladegerät gemäß der Erfindung der Transistor Tr-, den "AUS"-Zustand und die Transistroen Tr₀ und Tr, den "EIN"-Zu-

^ 3

stand während der Zeit vom Beginn bis zur Beendigung der Ladung, also bis der Transistor Tr₁ eingeschaltet und die Transistoren Tr₂ und Tr, abgeschaltet sind, aufrecht, wodurch ein hoher, im wesentlichen gleichmäßiger Ladestrom weitergeleitet wird, um auf diese Weise die Ladungsmenge pro Zeiteinheit zu erhöhen, was eine verkürzte Ladezeit bedeutet. Die folgende Tabelle 1 zeigt im Vergleich die durch das Batterieladegerät gemäß der Erfindung und die durch das Batterieladegerät mit konstanter Spannung der bekannten Art erzielte Lademenge für eine vorgegebene Zeitspanne.

Tabelle 1

Ladesystem	Ladungsmenge nach dem Ablauf von 10 Stunden (Ah)	Prozentsatz
Batterieladegerät ge mäß dieser Erfindung	3,8	etwa 100 /°
Batterieladegerät der bekannten Art mit kon stanter Spannung	3,2	etwa 84 ^

Daten:

Sekundärbatterie: Bat Ieriespannung: Anliegende Endspannung für Vervollständigung der Leidung: Ladezeit:
Temperatur:

etwa 4 Ah Pb-Batierie 12 V

14, b V 10. £ ■~Ηλ f¹

otimden

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Die Beziehung zwischen der Ladezeit und dem Ladestrom wird jetzt beschrieben. Gemäß Fig. 3 befinden sich während der Ladezeit t vom Beginn der Aufladung, bis die Batteriespannung die Volladungsspannung erreicht, der Transistor Tr. im "AUS"-Zustand und die Transistoren Tr^ und Tr, im "EIN"-Zustand, wie es oben beschrieben wurde, wodurch ein im wesentlichen gleichmäßiger und großer Strom fließt. Der Ladestrom wird jedoch null, wenn die Batteriespannung sich der Vo11adespannung nähert, nämlich wenn der Transistor Tr.. den "EIN"-Zustand und die Transistoren Tr₂ und Tr, den "AUS"-Zustand einnehmen, da die feste Endspannung der Schmitt-Schaltung in der Nähe der Gaserzeugungsspannung ausgewählt ist. In diesem Zustand findet keine weitere Ladung statt, Nachdem der Ladestrom abgeschaltet ist, fällt jedoch die Batteriespannung allmählich ab, und nach Ablauf einer Zeit'^ erreicht sie die "EIIi"-Spannung (VEIN" <^VAUS") infolge des Hysreresis-Effekts der Schmitt-Schaltung. Daher tritt die Kippschaltung wieder in Fiktion und die Sekundärbs⁴ :ie, "c wird wieder geladen, nachdem eine Zeit t_? seit Beginn der ,^ Giten Aufladung vergangen ist, ist die Batteriespannung wi^do^ so weit angestiegen, daß der Transistor Tr. leitend und die Transistoren Tr_? und Tr, sperrend werden, so ca3 der Ladestrom abgeschaltet wird. Einige Zeit nach dieser Unterbrechung des Ladestromes ist die Batteriespannung wieder auf die "EIN"-Spannung abgefallen (VEIII" *=CV"AUS"), wodurch die Kippschaltung wieder umschaltet und eine Aufladung bewirkt. Anschließend fällt die Batteriespannung wieder ab usw., die Kippschaltung wiederholt ihre Arbeitsweise und es wird eine zusätzliche Aufladung bewirkt.

Der Wert eines bei einer derartigen zusätzlichen Aufladung verbrauchten Impulsstromes nimmt ο .1 !mählich ab, um jegliche

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Überladung zu verhindern, während er die Batterie wit er auflädt. In Fig. 3 stellt I den Wert des Stromes während der anfänglichen Aufladung und I¹ den mittleren Wert des Ladestromes während der Aufladung durch den Impulsstrom dar. Im allgemeinen wird im Fall der Aufladung einer eingekapselten oder halbeingekapselten Sekundärbatterie wenig oder kein Gas während eines Abschnittes der Ladezeit erzeugt, die der Gaserzeugung vorausgeht, nämlich bis 80 - 90 $ der vollständigen Ladung erreicht sind, und daher ist es möglich, eine Aufladung mittels eines starken Stromes als Ladestrom zu bewirken. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß, wenn die Aufladung unter Verwendung des starken Stromes noch fortgesetzt wird, nachdem 80 - 90 $> der Gesamtladung erreicht sind, Gas erzeugt wird, was oft zu einer beeinträchtigten Leistungsfähigkeit der Batterie führt. Dieser Nachteil wird durch das Batterieladegerät gemäß der Erfindung vermieden, bei dem, nachdem 80 - 90 $> der vollständigen Ladung erreicht sind, der Impulsstrom in einer vorherbestimmten Menge über vorherbestimmte Zeit weiterfließt, um eine vollständige Aufladung ohne Überladung zu erzielen.

Infolgedessen kann das Batterieladegerät gemäß der Er- j findung eine gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbes- \ serte Ladeleistung schaffen und dadurch die Ladezeit verringern, und außerdem kann jegliche Überladung durch die Transistoren Tr., Tr₂ und Tr, verhindert werden. Weiterhin enthält die Kipp- · schaltung zwei Transistoren anstelle eines Gleichrichters mit konstanter Spannung, und das führt zu einer größeren Wirtschaftlichkeit in der Herstellung. t

In Fig. 5 bis 10 sind Anwendungsbeispiele des transistor- j gesteuerten Batterieladegerätes dieser Erfindung in Verbindung

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mit Stromquellen dargestellt, Fig. 5 ist ein Blockschaltplan und Fig. 6 der Verdrahtungsplan" eines dieser Beispiele. Fig. 7 zeigt eine teilweise abgewandelte Form der Schaltung gemäß Fig. 6. Fig. 8 zeigt einen Blockschaltplan in einer anderen Anwendungsform, und Fig. 9 ist der Verdrahtungsplan dazu. Eine teilweise abgewandelte Form der Schaltung gemäß Fig. 9 ist in Fig. 10 gezeigt. Diese Anwendungen beziehen sich auf Stromquellen zum Speisen eines Transistor-Fernsehgeräts oder anderer Verbraucher mit Gleichstrom aus dem Netz und einer Batterie.

Nach dem Blockschaltplan gemäß Fig. 5 eines Stromversorgungsgeräts sind eine mit dem Netz verbundene Gleichrichterschaltung 5» eine automatische umkehrbare obere Begrenzerschaltung 6, eine Steuerschaltung 7, eine nicht umkehrbare untere Spannungsbegrenzer-Schaltung 8, ein Tastkreis 9, eine Sekundär- ■ batterie B, wie z.B. ein Akkumulator, und ein Verbraucher L vorgesehen. Wenn dem Verbraucher L eine Leistung zugeführt wird, wird parallel einerseits über die Gleichrichterschaltung 5, die ^! obere Begrenzerschaltung 6 und den Tastkreis 9 und andererseits ' über die Sekundärbatterie B und die untere Begrenzerschaltung 8 [ der Verbraucher L über die Steuerschaltung 7 an der negativen , Seite an eine Spannung gelegt. Wenn die Sekundärbatterie B aufgeladen wird, wird sie in Reihe mit der Steuerschaltung 7 parallel zu einer aus der Gleichrichterschaltung 5 und der oberen Begrenzerschaltung 6 bestehenden Schaltung angeschlossen. SW-. bis SW₁- sind Verbindungs schalt er.

Die Anordnung gemäß Fig. 5 ist im einzelnen in Fig. 6 ' dargestellt. Ein Transformator T ist mit einer Graetz-Gleichrichterschaltung D.q verbunden. Die automatische umkehrbare obere

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Begrenzerschaltung 6 besteht aus einer Schmitt-Schaltung, die von zwei Transistoren desselben Typs gebildet wird, wie z.B. npn-Transistören Tr₁ und Tr_?, deren Emitter miteinander verbunden sind, wobei der eine der Transistoren Tr₁ mit seiner Basis mit einem Verbindungspunkt von Teilwiderständen R₁ und Rp verbunden ist, die an die Klemmen der-Gleichrichterschaltung 5 angeschlossen sind. Die Steuerschaltung 7 besteht aus einem pnp-Transistor Tr.,, dessen Kollektor mit der negativen Klemme der Gleichrichterschaltung 5 und dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors Tr_n über die Kontaktseite b des Schalters SW. verbunden ist.

• C\ ^Afc/ V/J. \JLJL· O XLUIi UCtXi- UkJOJLUVy k/ \JL\j \D UW XiOLJ- \J \^ JL, \D KJ ti ^*

Die nicht umkehrbare untere Begrenzerschaltung besteht aus einer abgewandelten Schmitt-Schaltung, die von zwei Transistoren entgegengesetzten Typs gebildet wird, z.B. einem npn-Transistor Tr. und einem pnp-Transistor Tr^i deren Emitter miteinander· über einen Widerstand R₁₁ verbunden sind, wobei der eine der Transistoren Tr₄₁ mit seiner Basis mit dem Verbindungspunkt von Widerständen Ro und Rq und ein npn-Transistör Tr^ mit seiner Basis mit dem Kollektor des Transistors Tr₁- verbunden ist, während der Emitter und der Kollektor des Transistors Tr,-mit der negativen Seite der Batterie B bzw. mit einem Ende des

Widerstandes R₀ verbunden sind, C₁ ist ein Startkondensator. Der ö I

Tastkreis 9 besteht aus einem Kondensator CL und einem veränderlichen Widerstand VR, die miteinander in Reihe geschaltet '! sind und über die Kontaktseite a des Schalters SW-, an die

1)

Gleichrichterschaltung 5 geschaltet sind. Die Basis des Transistors Tr, ist mit der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator Cp und dem veränderlichen Widerstand VR über die Kontaktseite a des Schalters SW. verbunden, CL ist ein Glättungskon-

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densator. Der Verbraucher L ist an die Gleichrichterschaltung 5 über die Kontaktseite a des Schalters SWp und den Emitter und den Kollektor des Transistors Tr, gelegt und liegt parallel hierzu außerdem über die untere Begrenzerschaltung 8 an der Batterie B. D₁₁ ist ein einen Gegenstrom verhindernder Gleichrichter, der zwischen dem Emitter des Transistors Tr, und dem negativen Pol der Batterie B eingesetzt ist. Die Schalter SW₁ bis SW,- sind miteinander so verbunden, daß sie gleichzeitig entweder zu der Kontaktseite a oder zu der Kontaktseite b geschaltet werden.

Im Betrieb, wenn die Schalter SW₁ bis SW₁- zu ihrer Kontaktseite b geschaltet sind, ist die Verbindung zu dem Ver- ; braucher L durch den Schalter SWp unterbrochen und ein Lade- ; kreis für die Batterie B gebildet. In diesem Fall entspricht I die Anordnung vollkommen der von Fig. 1A mit der Ausnahme, daß der Gleichrichter D₁₁ zwischen die Batterie B und den Emitter

i : des Transistors Tr, eingesetzt ist. Wenn ein Wechselstrom von ^!

dem Transformator T zugeführt wird, wird die Batterie B in pul- |

i sierender Weise geladen, ohne überladen zu werden, wie es in

; bezug auf Fig. 1A beschrieben wurde.

• Sind die Schalter SW₁ bis SWp- zur Kontaktseite a geschal- ! tet, so wird die Leistung dem Verbraucher L zugeführt. In diesem Fall hat die obere Begrenzerschaltung 6 keine Bedeutung mehr, da die Kollektorseite ihres zweiten Transistors Tr^ abgeschaltet ist. Wenn das Netz in diesem Zustand angelegt wird, wird die durch die Gleichrichterschaltung 5 gleichgerichtete Spannung durch den Kondensator CU geglättet, um dem Kondensator Cp über den veränderlichen Widerstand VE ein Tastpotential zuzuführen, wodurch ein vom Transistor Tr, gesteuertes optimales

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Potential am Verbraucher L anliegt. Der Tastkreis 9 und die Steuerschaltung 7 bilden eine automatische Stabilisierungsschaltung, und (feher wird, wenn die durch den Kondensator Co und den veränderlichen Widerstand VR bestimmte Zeitkonstante auf einen hohen Wert eingestellt ist, die Veränderung in der Verbraucherspannung in bezug auf eine starke Veränderung im Netz vorteilhaft erweise äußerst verringert.

Ist der veränderliche Widerstand VR so eingestellt, daß die Anschlußspannung des Verbrauchers L am Netz etwas höher ist als an der Batterie B, von wo sie durch die untere Begrenzerschaltung 8 zugeführt wird, so liefert das Netz die Verbraucherleistung. Der Transistor Tiv verhindert wegen seiner Gleichrichtwirkung und Anschlußrichtung hierbei eine Ladung der Batterie und überhaupt eine gleichzeitige Stromzufuhr zur Batterie B und zum Verbraucher L.

Andererseits wird in der unteren Begrenzerschaltung 8 I

der Kondensator C₁ durch Umschalten des Schalters SW₁- von der

1 O .

Kontaktseite b zu der Kontaktseite a aus seinem kurzgeschlossenen Zustand in seinen offenen Zustand umschaltet, und wenn der Unterschied zwischen dem Basispotential Vn und dem Emitterpotential V-o des Transistors Tr., die durch die Teilwiderstände Rq und Rq bestimmt werden, folgendermaßen ist:

ι V_R - \Z> Vbe, \

dann ist der Transistor Tr, und sind infolgedessen die Transistoren Tr₁- und Tr^ bereits im ^MEIN"-Zustand. Wenn somit durch

5 6

Netzausfall oder aus einem anderen Grund das Potential null wirdf

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wird dem Verbraucher L Strom von der Batterie B zugeführt. Dabei ist die automatische Stabilisierungsschaltung, die aus dem Tastkreis 9 und der Steuerschaltung 7 besteht, nicht angeschlossen, und daher würde gemäß bisheriger Betrachtung das Potential der Batterie B dem Verbraucher L ungeregelt zugeführt. In der unteren Begrenzungsschaltung 9 sind die Teilwiderstände Rn und Eq nun so bestimmt, daß die Beziehung folgendermaßen wird:

wenn die Batterie B eine festgesetzte Grenzspannung erreicht, bei der sie nicht überentlädt. Die Widerstände R_1n bis R₁₂ sind

(U I2

ebenfalls so gewählt, daß, wenn sich der Transistor Tr, im "AUS''- : Zustand befindet, die Transistoren Trp- und Tr,- ebenfalls im "AUS"-Zustand sind. Wenn die Batteriespannung auf einen niedri-j geren Wert absinkt als die für den Transistor Tr. festgesetzte Spannung, sperren der Transistor Tr, und daraufhin auch die ■ ; Transistoren Tr,- und Tr,-, wodurch die Stromversorgung durch die: Batterie B abgeschaltet und jegliche Überentladung verhindert j wird. Wenn die nicht umkehrbare untere Begrenzerschaltung 8 ab-i geschaltet ist, wird die Beziehung Y_n - V_V-=CH Vbe in dem sistor Tr aufrechterhalten, bis die Schalter SW. bis SWp- zur Kontaktseite b zurückgeschaltet werden. Dem Verbraucher wird also kein Strom mehr zugeführt.

In dem in Fig. 7 gezeigten Kreis ist die Arbeitsweise während des Aufladens der Batterie B ähnlich dem in Fig. 1A. In' diesem Kreis ist die Batterie ß zwischen den Kollektor des Tran^ sistors Tr-, und die negative Seite des Gleichrichterkreises 5 über einen einen Gegenstrom verhindernden Gleichrichter D₁^ ver-t banden, und der Arbeitsmechanismus ist im wesentlichen derselbe\ wie der gemäß Fig. 6.

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Eine ander© Anwendungsform wird in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Fig. 8 zeigt ein 31ocl:cchalt bild einer Kraftquelle, die im einzelnen in Fig. 9 und IO dargestellt ist. In Fig. O bezeichnet die Boau^saahl 5 einen Gleichrichterkreis, der mit einer handelsüblichen Kraftquelle verbunden ist, die Bezugszahl 6 stellt einen automatischen umkehrbaren Oberen Grensspaniiungs-ochsltkreis und die Bezugszahl 7 einen Steuerkreis dar. Eie-

se Kreise sind dieselben wie die in Fig. 5 geseilten. Die Bezugszahl 8 ist ein automat!scher umkehrbarer unterer Grenzspannunga-Schaltkreis, 9 ist ein £astkreis und die Buchstaben B und L bezeichnen eine SekuadHrbctterie, wie z. B. einen Akkumulator» bzw. einen Verbraucher. Während der Kraftzufuhr zu dem Verbraucher L ist ein paralleler Kreis, der aus dem Gleichrichterkreis 5$ dem oberen Grenascbaltkreis 6 und dem Tastkreis 9 besteht, parallel mit einem Reihenkrei3 geschaltet, dor aus dem Verbraucher L und dem Steuerkrei3 7 bestellt. Während des Aufladono der Batterlo B ist oin Eeiiionkroio, der aus der Batterie B und dem Steuerkroia 7 besteht, mit dem Gleichrichterkreis 5 und dom oboren Greasschaltkreis 6 verbunden.

Anordnung ist ira einzelnem in Fig. 9 dargestellt, wobei dor Betatigungcmochatiisuus und die An-

BAD ORIGINAL __19-

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Ordnung der Kreise 5» β, 7 und die Batterie B und der Verbraucher L ähnlich denjenigen der Anordnung geiaäss Fig. 6 sind. Daher werden die Kreise 8 und .9 beschrieben. Der automatische unkehrbare untere Grenzspanaungs-Schaltkreis 8 besteht aus einem abgewandelten Schmitt-Kreis, der aus zwei Transistoren entgegengesetzter Polaritäten, gebildet wird, wie z. B. einem npn-Transistor Tr^ und einem pnp-Transistor Tr,-, deren Emitter miteinander über einen Widerstand Ryi verbunden sind, wobei der vorausgehende Transistor Tr^ mit einem Verbindun^spunlct der Teilwiderstände Rq und Rq verbunden ist. Der Tastkreis 9 besteht aus einem npn-Transistor Tr,-, dessen Basis mit dem Collector des Transistors Tr^ verbunden ist, einem veränderlichen Widerstand "VR, der mit dem Emitter des Transistors Tr^ verbunden ist, einem pnp-Transistor Tr«, dessen Basis mit der negativen Seite der Batterie B über einen Widerstand R^ und dessen Collector mit dem Emit.ter des Transistors Tr^ verbunden ist, und aus einem Kondensator C-,. Mit 3 ist ein Glattungskondensator bezeichnet. Der Tastkreis 9 ist parallel mit dem. Gloichrichterkreis 5 durch einen Kontakt a dee Schalters SWp verbunden, und das Tactpotential des Kondensators C^ wird dor Basis des Stouertransistors Tr^ über den Kontakt a des. Schalters SW^ zugeführt. Der Vor-

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braucher L ist parallel mit dem Gleichrichterkreis 5 über den Konatkt a dös Schalters SW, und den Emitter und den Collector des Transistors Tr, verbunden· D,, und D^2 sind einen Gegenstrom verhindernde Gleichrichter, Die Schalter SW^ bis SW, sind in verriegelter Beziehung miteinander verbunden, und sie werden im Gleichklang entweder zur Kontaktseite a oder zur Kontaktseite b geschaltet.

Im Betrieb, wenn die Schalter SW₁ bis SW, nit

Ip

ihrer Kontaktseite b Verbunden sind, ist der Kreis zu dem Verbraucher L durch den Schalter SW, unterbrochen, um auf diese Weise einen Kreis zum Aufladen der Batterie B zu bilden· Die Ausbildung des Kreises In diesem Fall, wie si© bereits in Bezug auf i?ig. 6 beschrieben wurde, erfüllt die Arbeitsweise des automatischen Ladekreiseo, wie er in Fig· IB gezeigt ist, und daher wird eine Beschreibung der Arbeitsweise dieses Ladekreises hier fortgelassen, und es wird nur eine Erläuterung dos Falles gegeben, in dem die Schalter SW^ bis SW, mit der Kontaktseite a verbunden sind, um Leistung dem Verbraucher L zuzuführen. In diesem letzteren Fall wird dieser obere Grenzschaltkreis irrelativ, da die Collectorseite

des nachfolgenden Transistors T^ abgeschaltet ist. Wenn eine handelsübliche Kraftquelle In diesem Zustand ange-

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legt wird, wird die durch den Gleichrichterkreis 5 gleichgerichtete Spannung den Glättungskondensator C, und dem automatischen umkehrbaren unteren Grenzschaltkreis 8 zugeführt·

Wenn in dem unteren Grenzsehaltkreis 8 die .Teilwiderstände Rq und Rq auf eine solche Grenzspannung eingestellt sind, dass die Batterie B nicht überladen wird, wenn die Batterie B dieses eingestellte Potential erreicht, wird der Unterschied zwischen dem Basispotential V_ß und dem Emitterpotontial Vg des !Transistors Tr^

V_B . Vji-ä Vbe,

wobei der Transistor Tr^ und infolgedessen die Transistoren Tr_c und Tr_Ä den ^MAU3ⁿ-Zustand und ausserdein auch der Transistor Tr_x den ^MAUS"-2ustond einnehmen» Vbe ist die Spannung, bei der der Transistor Tr^ arbeitet, und die Widerstände R^₀ bis R-j* sind so vorherbostimmt, dass, wonzi der Transistor Tr^, sich im ^MAUS^M-Zustand befindet, auch die Transistoren Trc und Tr₆ sich in dom "AUJ"-Zustand befinden·

Wenn nun das Potential der Batterie B ausreichend grosser ist als das oben beschriebene Potential, steht dor Unterschied zwischen dem Basispotontial V₂ und dem Eoitterpotentiol V_E des Transistors Tr^ in der Bezie-

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hung Vg - VjT^s- Vbe, wodurch sowohl dor Transistor als auch die Transistoren Tr,- und Tr,- sich im "EIIi"-Zustand und der Transistor Tr, sich ebenfalls im "SIiI"-Zustand befinden·

Andererseits befindet sich in dem Tastkreis 9 der Transistor Tr^ im "EIH"-Zustand, und daher bilden der veränderliche Widerstand VR, der Transistor Tr^ und der Kondensator C, einen automatischen stabilisierenden Tastkreis, und das Potential des Kondensators C^, das durch den veränderlichen Widerstand VR eingestallt ist, wird der Basis des Transistors Tr, zugeführt. Dom Verbraucher L wird Leistung durch den veränderlichen Widerstand VIi, den Transistor Tr^, den Kondensator O^ und den Transistor Tr, in der Reihe der positiven Seite des Gleichrichterkreises 5» des Verbrauchers L, des Emitters und des Collectors des Transistors Tr* und der negativen Seite des Gleichrichterkreises 5 zugeführt.

i/enn dos Potontial von dor handelsüblichen Kraftquelle, da3 gleichgerichtet und geglättet ist, mit einer grösseren Höhe als das Potential der Batterie B ausgewählt wird, wird hier koine Kraftzufuhr von der Batterie B zum Verbraucher L während dos Anlegens der handelsüblichen Kraftquelle bewirkt. Der Batterie B wird¹

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kein Ladestrom zugeführt, da der Gleichrichter D,, mit der Batterie B in der Richtung verbunden ist, in der der Ladestrom nicht durchgelassen wird.

Die Basis eines transistors Tr« ist mit der negativen Seite der Batterie B über einen Widerstand R₁^, verbunden, und der Emitter und der Collector dieses Transistors sind mit der positiven Seite des Gleichrichterkreises 5 bzw. mit dem Emitter des Transistors Tr^ verbunden. Daher ist in einem Zustand, in dem der Strom von der Batterie B zu dem Gleichrichter D-. gelangt, die Beziehung zwischen dem Basispotential V_ß und dem IDmitterpotential V_E des Transistors Tr™ folgendermasscn: V_B - V_EJ>- O, und der Transistor Tr« befindet .sich im "AUS'^Zustand zwischen seinem Emitter und Collector, Infolgedessen ist der veränderliche Widerstand VR während des Anlegens der handelsüblichen Kraftquelle nicht durch den Emitter und Collector des Transistors Tr₁-, kurzgeschaltet, wodurch die durch den veränderlichen Widerstand VR"eingestellte Spannung dem Verbraucher zugeführt wird. Wenn in diesem Zustand die Zeitkonstante, die durch das Produkt aus dem veränderlichen Widerstand V und dem Kondensator C, bestimmt wird, mit einem im wesentlichen hohen Wert ausgewählt wird, wird die Veränderung in der Verbraucherspannung in Bezug auf die

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starke Veränderung in der handelsüblichen Kraftquelle beträchtlich herabgesetzt·

Wahlweise kann ein Gleichrichter D,^, wie er in Fig. 12 und 13 gezeigt ist, anstelle des Transistors Tr₁-, verwendet werden. Wenn in diesem wahlweisen Fall kein Strom durch den Gleichrichter B,, gelangt, ist der Gleichrichter D₁^ mit dem Gegenpotential belostet, wodurch der ütrom durch den veränderlichen widerstand VR hindurchgelangt, ohne in den Emitter des Transistors Tr^ durch den Gleichrichter D^ zu gelangen. Auf diese V/eise wird eine durch den veränderlichen Widerstand VR eingestellte Spannung auf den Verbraucher L aufgebracht. Wenn ein Strom durch den Gleichrichter D₁₁ gelangt, wird auf den Gleichrichter D,^ ein Durchlasspotential aufgebracht, wodurch der veränderliche Widerstand durch den Gleichrichter D-, i^ kurzgeschlossen und auf diese Weise die auf den Verbraucher L aufgebrachte Spannung niemals durch den veränderlichen Widerstand VR begrenzt wird.

Wenn in diesem Fall das Potential null wird durch Versagen der handelsüblichen Kraftquelle oder aus einem anderen Grund, wird dem Verbraucher L Leistung von der Batterie B durch den automatischen umkehrbaren unteren Gro nz Gehalt kreis 8, den Gleichrichter D₁₁ und den !Transistor Tr, zugeführt«

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Wenn ein Strom durch den Gleichrichter D,, gelangt, wird ein nich daraus ergebender Durculaufspannungsabfall daran auf den Transistor Tr« durch den Widerstand IiL λ in einem solchen Zustand aufgobracht, v/onn V-g - V_E-ec^ O, wodurch der Transistor Tr,-, leitend wird. Auf diese V/eise wird der veränderliche Widerstand VH praktisch durch den Emitter und den Collector des Transistors Tr« kurzgeschlossen.

Infolgedessen kann die Kraftzufuhr von der ookundürbatteria B zum Verbraucher L bewirkt werden, ohne dass sie durch den veränderlichen Widerstand VR begrenzt wird.

Wenn die Kraft fortgesetzt von der Batterie B zum Verbraucher L auf diese Waise zuooführt wir4, bis das Potential der Batterie B das eingestellte Potential des Transistors Tr^ erreicht, werden der Transistor Tr^ und die Transistoren Tr,- und Tr^ nicht leitend, und infplgedessen wird der Transistor Tr^ auch nicht leitend, wodurch die Kraftzufuhr zu dem Verbraucher L unterbrochen wird· Da der untere Gronzschaltkreis 8 von der outomatischen umkehrbaren Art ist, erholt eich die Batterie B, wenn die Kraftzufuhr abgeschnitten wird, un die Translatoren Tp^, ^Va% 3J^g und Tr» wieder in den leitenden 2u-

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stand zu bringen, um die Kraftzufuhr zu bewirken. Auf diese V/eise wird die Kraftzufuhr in solch einer unterbrochenen Weine bewirkt, dass sie jedesmal abgeschältot wird, wenn die Batterie B das eingestellte Potential erreicht, und daher müssen die verriegelnden Schalter mit ihrer Kontalctseite b verbunden sein, ura den Verbraucher L abzuschalten. Jedoch selbst wenn die Batterie B in diesem absatzweisen Kraftzufuhrzustand bleibt, wird die mittlere Kraftzufuhr beträchtlich verringert, und wenn die offene Anschlusspanmmg der Batterie 3 unter das eingestellte Potential des Transistors Tr₁. absinkt, wird die Kraftzufuhr zum Verbraucher L null, und auf diese Weise wird jegliche Überentladung der Batterie B verhindert.

In der in iig. 10 gezeigten Anordnung sind die Verbindungen während der Aufladung der Batterie B ähnlich denjenigen in Pig. IA, und in onderen Beziehungen arbeitet diese Anordnung im wesentlichen auf dieselbe wio die Anordnung geuuias Fig· 9.

Wie es aus dor obigen Beschreibung horvorQolit, besteht die Kraftquelle, die mit dom transistorgosteuer ton Batterioladogorüt» ausgerüstet ist, wio Θ3 in I¹I[C. bis 7 gomäoB der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, ims

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einem Gleichrichterkreis, der mit einer handelsüblichen Kraftquelle verbunden ist, aus eines automatischen umkehrbaren oberen Grenzspanmmgs-Schaltkreis, der mit den Gleichrichterkreis parallel verbunden ist, aus einem Kondensator und einom mit diesem parallel verbundenen nicht umkehrbaren unteren Grenzspannungs-Oclialtkrois, aus einem Verbraucher und aus einem Schaltmechanismus, der während der Kraftzufuhr zu dem Verbraucher die zwei Sätze von parallelen Kreisen parallel miteinander durch einen Steuerkreis verbinden kann, dessen Eingang das Tastpotential des Kondensators im Tastkrois ist und der während des Aufladens der Sekundärbatterie den Eeihenkreis, der aus der Sekundärbatterie und dem Steuerkreis besteht, parallel mit dem Gleic'arichterkreis und dem oberen Grenzspannungs-Schaltkreis verbinden kann.

Die mit dem transistorgesteuerten Batterioladecorät geinäss Fig. 8 bis IO ausgerüstete Kraftquelle besteht aus einem Gleichrichterkreis, der mit einerhandelsüblichen Kraftquelle verbunden ist, aus einem automatischen umkehrbaren oberen Grenzspannun^s-uchaltkreic und einem mit dem Gleicfcirichterkreis parallel verbundenen Tastkreis, aus einer Batterie und einem automatischen umkehrbaren unteren Grenzspannungs-Schaltkreis, der mit ihr über einen Gleichrichter parallel verbunden ist, der

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in entgegengesetzter Polarität an die Batterie angeschlossen ist, aus einem Verbraucher und einem mit diesem in Reihe geschalteten Steuerkreis und aus einem Schaltmechanismus, der während der Kraftzufuhr zu dom Verbraucher alle Kreise parallel miteinander und während des Aufladens der Sekundärbatterie den Keihenkreis, dor aus dem Steuerkreis und der Sekundärbatterie besteht, parallel mit dem Gleichrichterkreis und dem oberen Grenzspannungs-Schaltkreis verbinden kann·

üementsprechend kann in jeder dieser Kraftquallen die Kraftzufuhr automatisch durch die Batterie bewirkt werden, selbst wenn die handelsübliche Kraftquelle durch Versagen oder aus einem anderen Grund während der Kraftzufuhr zu dem Verbraucher ausfällt, und die Batterie kann geladen werden, wenn der Verbraucher abgeschaltet ist· Ausserdem besteht keine Möglichkeit, dass die Batterie entweder überentladen oder überladen wird, und die die Überspannung absorbierende Charakteristik ist vorgesehen, wenn Kraft von der handelsüblichen Kraftquelle dem Verbraucher zugeführt wird.

Die in Pig, 11 bis 15 gezeigten elektrischen Kroise sind abgewandelte Formen des Kreises gemäss Fig. 9, und einer von ihnen wird mit Bezug auf Fig. 12 beschrieben.

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In diesem Kreis wird anstelle des automatischeη umkehrbaren unteren Grenzspannungs-Schaltkreises 8 ein automatischer umkehrbarer unterer Grenzspannuncs-Schaltkreis 8' verwendet, der mit einem Startkreis ausgerastot ist, der einen Transistor Tr₂,, dessen Basis mit doa Verbind ungspunkt zwischen den Teilwiderständen Eo und Rg verbunden ist, wobei einer dieser Widerstände Rg und Rg, nämlich der Widerstand Rg, in zwei Widerstände Rg und Rg, unterteilt ist, einen Startgleichrichter Dn, und einen Widerstand R-wi» die mit den entgegengesetzten Und on des Widerstandes Rg verbunden sind, und einen Startkondensator Gj, aufweist, der mit dein W id erstand Rg in Reihe geschaltet ist, wobei die parallele Verbindung und die Reihenverbindung miteinander parallel verbünden sind. öWo ist ein Verriegelungsschalter, dor zwischen dor Oekuadärbatterie B und dem automatischen umkehrbaren unteren Grenzspannungs-Schaltkrois 8* verbunden ist, dor mit dem Startkreis ausgerüstet ist, und e3 wird ein Gleichrichter D^ anstelle des Transistors Tr« verwendet. Die Anordnung des Kreises ist dieselbe wie die in Kig. 9 mit Ausnahme des Obengenannten·

Wenn ein solcher Kreis B¹ verwendet wird, ist dia Arbeitsspannung des Transistors Tr^ über dor Il nung der Batterie B bei Vervollständigung der

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eingestellt, und die Abschaltspannung wird als die üborentladung verhindernde Spannung für die Batterie 3 verwendet· Zur selben Zeit, da das Verhältnis der Zo^konstanten, die die Widerstände Rq, Rq und Fq, aufweisen, nämlich das Verhältnis T₁ » C^ χ (Rg + Rg)¹ und T₂ -

^C4 ^x CRq + ^Ki4.)» ^irL äer Nähe von S₂^¹I " ¹⁰° aus^ew^lilt ist, nachdem Kraft von der Batterie B den Verbraucher L zugeführt wird, und die _£attoriespannung die uberevitladungs-Verhinderungsspannung wird, wird koine Kraft wieder dein Verbraucher L zugeführt, selbst wenn die Spannung der Batterie B wieder hergestellt iat, so dass jogliehe Überentladung der Batterie verhindert v.-erden kann. Wenn die Kraftzufuhr von der handelsüblichen Kraftquelle zum Verbraucher L abgeschaltet ist, wird Kraft automatisch von der Batterie B den Verbreuchor L auge führt"·

Wie es in Fig. 14 gezeigt i3t, kann auch der automatische umkehrbore untere Grenzspannunrc-Schaltkreis 8¹, der mit dom Startkreis ausgerüstet ist, entweder durch Vorbinden eines Widerstandes R^q parallel mit einora Kondensator C,_r oder durch Verbinden der ßasi3 dos Transistors Tr₁J, mit dom Verbinduagcpunkt der Uidorstündo K^ und Kq, Teilen einen dieser V/iderotändo, nämlich do3 Widerstandos Rq, in zwoi V/idorständo lU und Rq_t, und Vorbinden eines Kondensators C^ parallel mit dea '.'idor-

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stand ßg_f hergestellt werden» Wahlweise, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, ist es auch■'möglich, eiaon Kondensator ^H ^zw;*-^soften dem Emitter und dea Collector dos Transistors Tr^ zu verbinden, um dio elektrische Ladung dö3 Kondonsators O, in dem Tastkrois 9 durch eiaen .Entlade— widerstand H^,- zu entladen, wenn der Kontakt des Schalters SVJq zur Kontalctsoite b bewegt wird· V/enn die Kapazität des Kondensators C,, 1 ^J? ist, kann ausserdeüi der Wort doa Widerstandes R^c im Bereich von inehreron zehn bis zu mehreren hundert $> eingestellt v/erden. Wenn ein solcher Kreis verwendet wird, ist die Batterie B frei von oiner Uberontladung und kann Kraft dem Verbraucher L zuführen, wenn die handelsübliche Kraftquelle abgeschaltet, ist.

Wie oben beschrieben, ermöglicht ea die Verwendung dos transistorgestouerten Bstterioladekreises go-Eäos der vorliegenden, jirfindung, dass zusätzliches Aufladen wiederholt und wirksam in Fora von Impulsen: bewirkt wird, ohno dass Gas von der öekundärbatteiiD erzeugt wird.

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Claims

Patentansprüche:

1. Transistorgesteuertes Batterieladegerät mit einer Gleichrichterschaltung, an die über einen Steuertransistor Ausgangsklemmen für den Batterieanschluß angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransistor (Tr*) von einer durch die erzeugte Gleispannung gesteuerten bistabilen Kippschaltung angesteuert ist.

2. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippschaltung eine von der Klemmspannung der Gleichrichterschaltung gespeiste Schmitt-Trigger-Schaltung ist.

3. Batterieladegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Klemmen der Gleichrichterschaltung (D.., D2) zwei in Reihe geschaltete Widerstände (R.., Rp) geschaltet sind, deren Verbindungspunkt (4) mit der Basis eines (Tr.) von zwei Transistoren (Tr., Trp) der Kippschaltung verbunden ist, deren Emitter zusammengeschlossen sind, während die Basis des Steuertransistors (Tr?) mit einer Ausgangsklemme des zweiten (Tr₂) der Transistoren (Tr-, Trp) der Kippschaltung verbunden ist. \

4. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransistor (7, Tr,) basisseitig von der Kippschaltung (6) auf einen Spannungsabgreif er umschaltbar ist, der zwischen einem Kondensator (Cp) und einem veränderlichen Widerstand (VR) liegt, die hintereinander geschaltet an die Klemmen der Gieichrichterschal-

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tung (5) gelegt sind, daß die Ausgangsklemmen für den Batterieanschluß auf eine die elektrische Leistung über einen Schalttransistor (Tr/-) von den Batterie-Ausgangsklemmen abnehmende, bei Unterspannung sperrende Begrenzerschaltung (8) umschaltbar sind, und daß die Ausgangsklemmen der Begrenzerschaltung und der Stromversorgung über den Transistor (Tr,) an Klemmen zum Anschluß einer äußeren Gleichstrombelastung (L) zusammengeschlossen sind.

5. Batterieladegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Unterspannung sperrende Begrenzerschaltung (8) eine durch die Spannung an den Batterie-Ausgangsklemmen angesteuerte, den Schalttransistor (Tr^) triggernde Schmitt- ' Triggerschaltung ist.

6. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ■ zeichnet, daß die Kippschaltung eine Schmitt-Schaltung ist < und aus zwei Transistoren gebildet ist, deren Emitter mitein- ; ander verbunden sind, daß die Ausgangs- und Eingangsanschlüsse

der Gleichrichterschaltung (5) mit Widerständen verbunden sind, wobei die Basis des vorangehenden Transistors der Schmitt-Schaltung mit dem Verbindungspunkt der Widerstände verbunden ist, um eine automatische obere Spannungsbegrenzerschaltung zu bilden, weiterhin gekennzeichnet durch einen Tastkreis (9), der aus einem Kondensator und einem veränderlichen Widerstand besteht und mit dem Ausgangsanschluß der automatischen oberen Spannungsbegrenzerschaltung verbunden ist, eine automatische untere Spannungsbegrenzerschaltung, die hauptsächlich von einer abgewandelten Kippschaltung gebildet wird und parallel mit einer Sekundärbatterie (B) durch einen Gleichrichter ver- '

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bunden ist, der in entgegengesetzter Polarität mit der letzteren verbunden ist, und eilen Schaltmechanismus, der während der Stromzufuhr zu einem Verbraucher (L) die beiden letzteren Kreise parallel miteinander durch eine Steuerschaltung (7) verbinden kann, die den in Reihe mit dem Verbraucher geschalteten Steuer-Transistor (Tr^) aufweist und die während des Aufladens der Sekundärbatterie (B) eine Reihenschaltung aus der Steuerschaltung (7) und der Sekundärbatterie (B) mit der Gleichrichterschaltung (5) und der automatischen oberen Spannungsbrgrenzerschaltung verbinden kann.

7. Batterieladegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kippschaltung, die aus zwei Transistoren gebildet ist, deren Emitter miteinander verbunden sind, eine Gleichrichterschaltung (5), deren Ausgangs- und Eingangsanschlüsse mit Widerständen verbunden sind, wobei die Basis des vorangehenden Transistors der Kippschaltung mit dem Verbindungspunkt der Widerstände verbunden ist, um eine obere Spannungsbegrenzerschaltung zu bilden, einen Tastkreis (9), der aus einem Kondensator und einem veränderlichen Widerstand besteht und mit dem Ausgangsanschluß der oberen Spannungsbegrenzerschaltung verbunden ist, eine automatische umkehrbare untere Spannungsbegrenzerschaltung, die mit einem Startkreis ausgerüstet und mit einer Sekundärbatterie (B) verbunden ist, und einen Schaltmechanismus, der während der Stromzufuhr zu einem Verbraucher (L) die beiden letzteren Schaltungen parallel miteinander durch eine Steuerschaltung (7) verbinden kann, die einen mit dem Verbraucher (L) in Reihe geschalteten Transistor aufweist, und die während des Laaens der Sekundärbatterie (B) eine Reihenschaltung aus der Steuerschaltung (7) und der Sekundärbatterie (B) parallel mit der Gleichrichterschaltung

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BADORlQiNAL

und der oberen Spannungsbegrenzerschaltung verbinden kann.

8. Batterieladegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kippschaltung, die aus zwei Transistoren gebildet ist, deren Emitter miteinander verbunden sind, eine Gleichrichterschaltung (5), deren Ausgangs- und Eingangsanschlüsse mit Widerständen verbunden sind, wobei die Basis des vorangehenden Transistors der Kippschaltung mit dem Verbindungspunkt (4) der Widerstände verbunden ist, um eine obere Spannungsbegrenzerschaltung zu bilden, einen Tastkreis (9), der aus einem Kondensator und einem veränderlichen Widerstand besteht und mit dem Ausgangsanschluß der oberen Spannungsbegrenzerschaltung verbunden ist, eine Parallel-Schaltung, die aus einem ! von Teilwiderständen und aus einem Gleichrichter besteht und ' in Reihe mit dem Kondensator geschaltet ist, wobei die Paröllelischaltung parallel-mit einer Sekundärbatterie (B) über einen j Gleichrichter verbunden ist, der mit entgegengesetzter Polarität an die letztere angeschlossen ist, eine automatische umkehrbare untere Spannungsbegrenzerschaltung, die mit einem Startkreis ausgerüstet und hauptsächlich durch eine abgewandelte Kippschaltung gebildet ist, in der die Basis des vorangehenden Transistors mit dem Verbindungspunkt der Teilwiderstände verbunden ist, und einen Schaltmechanismus, der während der Stromzufuhr zu einem Verbraucher (L) die beiden letzteren Kreise parallel miteinander über eine Steuerschaltung (7) verbinden kann, die einen mit dem Verbraucher (L) in Reihe geschalteten Transistor aufweist, und der während des Aufladens der Sekundärbatterie (B) eine Reihenschaltung aus der Steuerschaltung (7) und der Sekundärbatterie (B) mit der Gleichjrichterschaltung (5) und der oberen Spannungsbegrenzerschaltungj

verbinden kann. - %

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9. Batterieladegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kippschaltung, die aus zwei Transistoren gebildet ist, deren Emitter miteinander verbunden sind, eine Gleichrichterschaltung (5), deren Ausgangs- und Eingangsanschlüsse mit Widerständen verbunden sind, wobei die Basis des vorangehenden Transistors der Kippschaltung mit dem Verbindungspunkt der Widerstände verbunden ist, um eine obere Spannungsbegrenzerschaltung zu bilden, einen Tastkreis (9), der aus einem Kondensator und einem veränderlichen Widerstand besteht und mit dem Ausgangsanschluß der oberen Spannungsbegrenzerschaltung verbunden ist, eine automatische umkehrbare untere Spannungsbegrenzerschaltung, die mit einem Startkreis ausgerüstet und hauptsächlich von einer abgewandelten Kippschaltung gebildet ist, in der ein Kondensator parallel mit dem Emitter desvorangehenden Transistors verbunden ist, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt von Teilwiderständen verbunden ist, wobei die automatische umkehrbare untere Spannungsbegrenzerschaltung mit einer Sekundärbatterie (B) über einen Gleichrichter verbunden ist, der in entgegengesetzter Polarität mit der letzteren verbunden ist, und einen Schaltmechanismus, der während der Stromzufuhr zu einem Verbraucher (L) die beiden letzteren Kreise parallel miteinander durch eine Steuerschaltung (7) vetbinden kann, die den in Reihe mit dem Verbraucher (L) geschalteten Steuertransistor hat, und der während des Aufladens der Sekundärbatterie (B) eine Reihenschaltung aus der Steuerschaltung (7) und der Sekundärbatterie (B) parallel mit der Gleichrichterschaltung (5) und der oberen Spannungsbegrenzerschaltung schalten kann.

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10. Batterieladegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kippschaltung, die aus zwei Transistoren gebildet ist, deren Emitter miteinander verbunden sind, eine Gleichrichterschaltung (5), deren Ausgangs- und Eingangsanschlüsse mit Widerständen verbunden sind, wobei die Basis des vorangehenden Transistors der als Schmitt-Schaltung aufgebauten Kippschaltung mit dem Verbindungspunkt der Widerstände verbunden ist, um eine obere Spannungsbegrenzungsschaltung zu bilden, einen Tastkreis (9), der aus einem Kondensator und einem veränderlichen Widerstand besteht und mit dem Ausgangsanschluß der oberen Spannungsbegrenzungsschaltung verbunden ist, eine automatische umkehrbare untere Spannungsbegrenzungsschaltung, die mit eireoi Startkreis versehen und hauptsächlich von einer abgewandelten Kippschaltung gebildet ist, in der ein Kondensator parallel mit einem von Teilwiderständeri verbunden ist und die Basis des vorangehenden Transistors mit dem Verbindungspunkt der Teilwiderstände verbunden ist, wobei die automatische umkehrbare untere Spannungsbegrenzerschaitung mit einer Sekundärbatterie (B) durch Gleichrichter verbunden ist, die in entgegengesetzter Polarität geschaltet sind, und einen Schaltmechanismus, der während der Stromzufuhr zu einem Verbraucher (L) die letzteren zwei Kreise parallel miteinander durch eine Steuerschaltung (7) verbinden kann, die einen mit dem Verbraucher (L) in Reihe geschalteten Transistor hat, und der während des Aufladens der Sekundärbatterie (B) eine Reihenschaltung aus der Sekundärbatterie (B) und der Steuerschaltung (7) parallel mit der Gleichrichterschaltung (5) und der oberen Spannungsbegrenzerschaitung verbinden kann.

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11. Batterieladegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kippschaltung, die aus zwei Transistoren gebildet ist, deren Emitter miteinander verbunden sind, eine Gleichrichterschaltung (5), deren Ausgangs- und Eingangsanschlüsse mit Widerständen verbinden sind, wobei die Basis des vorangehenden Transistors der Schmitt-Schaltung mit dem Verbindungspunkt der Widerstände verbunden ist, um eine obere Spannungsbegrenzerschaltung zu bilden, einen Tastkreis (9), der aus einem Kondensator und einem veränderlichen Widerstand besteht und mit dem Ausgangsanschluß der oberen Spannungsbegrenzerschaltung verbunden ist, eine automatische umkehrbare untere Spannungsbegrenzerschaltung, die mit einem Startkreis versehen ist und hauptsächlich aus einer abgewandelten Kippschaltung gebildet ist, in der ein Kondensator zwischen dem Emitter und dem Collector des vorangehenden Transistors verbunden ist, wobei die automatische umkehrbare untere Spannungsbegrenzerschaltung durch Gleichrichter in entgegengesetzter Polarität zu dem letzteren verbunden ist, und einen Schaltmechanismus, der während der Stromzufuhr zu einem Verbraucher (L) die beiden letzteren Kreise parallel miteinander durch eine Steuerschaltung (γ) verbinden kann, die einen in Keine mil dem Verbraucher (L) geschalteten Transistor hat, und der während des Aufluderis der Sekundär batter ie (B) eine Reihenschaltung aus der Steuerschaltung (7) und der Sekundär batter ie (l3) paralle mit der Gleichrichterschaltung (!;) und der oberen Sparinungsbegrenzerschaltung verbinden kann.

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