DE1809805C3

DE1809805C3 - Batterie-Ladegerät

Info

Publication number: DE1809805C3
Application number: DE1809805A
Authority: DE
Inventors: Frank D. Placentia Henderson; Leon E. Los Angeles Kryske
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1968-11-20
Publication date: 1974-01-10
Also published as: DE1809805A1; DE1809805B2; JPS4745775B1; GB1243019A; BE724219A; US3445744A; FR1594853A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Batterieladegerät, mit einer Entladeeinheit, mittels der die Bauerie zuerst in zwei Stufen bis auf einen ersten vorbestimmten Spannungswert, der für einen ersten vorbestimmten Ladungszustand charakteristisch ist, entladen werden kann, und mit einer Ladeeinheit, mittels der der Batterie anschließend die zum Erreichen eines vorbestimmten endgültigen Ladungszustands erforderliche Ladungsmenge zugeführt werden kann, und mit einer Steuereinheit, die die Batterie so lange mit der Entladeeinheit verbindet, bis die Batterie den ersten vorbestimmten Spannungswert erreicht hat.

Ein derartiges Batterieladegerät ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 107 328 bekannt. Das bekannte Gerät arbeitet in der Weise, daß dem Aufladevorgang zwangweise eine Entladung bis zu einem vorgegebenen Spannungswert vorgeschaltet ist, so daß bei jedem Laden von einem bekannten Anfangswert ausgegangen, die zuzuführende Ladungsmenge mithin exakt bestimmt und so ein Überladen der Batterie vermieden werden kann. Die Entladung findet bei der bekannten Anordnung in zwei Stufen mit einer Vor- und einer Hauptentladung statt, jedoch wird die Vorentladung zeitgesteuert beendet, so daß die bekannte Anordnung den Nachteil aufweist, daß eine individuelle Berücksichtigung des Entladezustands der Batterie nicht möglich ist, was beispielsweise zu einer starken Verlängerung der für die Entladung benötigten Zeit führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Batterieladegerät der eingangs erwähnte Art anzugeben, das eine individuelle Berücksichtigun des Entladezustands der Batterie ermöglicht.

Die Erfindung bestehi darin, daß die Entladeeinhei| einen ersten und einen zweiten Entladekreis, ein Schaltanordnung, die, wenn die Batteriespannun oberhalb eines zweiten, oberhalb des ersten Iiegendei| vorgegebenen Spannungswerts liegt, die Batterie mi dem ersten Entladekreis oder, wenn die Batterie spannung unter den zweiten Spannungswert abgesun ken ist, mit dem zweiten Entladekreis verbindet, un eine mit der Schaltanordnung verbundene erste Tast anordnung umfaßt, die ein erstes Steuersignal erzeugt sobald die Batteriespannung auf den ersten vorbe stimmten Spannungswert abgesunken ist, daß die Ladeeinheit zum Aufladen der Batterie mit einem] konstanten Strom während einer vorbestimmten Zeit dauer ausgelegt ist und daß die Steuereinheit zwi sehen der Schaltanordnung der Entladeeinheit undl der Ladeeinheit angeordnet ist und auf das erste] Steuersignal hin die Batterie von der Entladecinhei abtrennt und mit der Ladeeinheit für die vorgegebene| Zeitdauer verbindet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung be steht der erste Entladekreis aus einer ohmschen Las und der zweite Entladekreis aus einer Konstantstrom anordnung. Dabei wird die Batterie zuerst über die ohmsche Last entladen, bis eine erste Abtastanord nung anzeigt, daß die Spannung über der Batterie unterhalb eines zweiten vorbestimmten Spannungswerts liegt, bei welchem die Schaltanordnung die Batterie mit der Konstantstromanordnung verbindet Nach dem Entladen der Batterie bis unterhalb eines ersten vorbestimmten Spannungswerts erzeugt eine zweite Tastanordnung ein Steuersignal, das an die Steuereinheit gelangt. Auf Grund dieses Steuersignals trennt die Steuereinheit die Batterie von der Entladeeinheit und verbindet sie für eine Zeit, die von einer Zeitgeberanordnung in der Steuereinheit geregelt wird, mit dem Ladekreis. Die Steuereinheit enthält ferner logische Schaltkreise, die sicherstellen, daß die Batterie nicht unvollkommen geladen wird, und daß eine Batterie nicht durch Überladen oder beim Auswechseln von Batterien in dem Batterieladegerät während eines Ladevorgangs beschädigt wird.

Durch die Verwendung einer Zeitgeberanordnung in der Steuereinheit, die die Ladeeinheit von der Batterie trennt, nachdem der endgültige Ladezustand erreicht ist, ist in besonders einfacher Weise gewährleistet, daß die Batterie den maximal zulässigen Ladungszustand erreicht und nicht überschreitet. Um auch bei einem eventuell zwischenzeitlichen Netzausfall den für eine Batterie erwünschten Ladungszustand zu erreichen, kann die Zeitgeberanordnung vorteilhaft mit einem Sicherheitsschalter gekoppelt sein, der bei Netzausfall die Zeitgeberanordnung während der Dauer des Nefzausfalls stillsetzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Ladegerät eine zwischen einem die Batterie tragenden Sockel und der Steuereinheit geschaltete Verriegelungsanordnung auf, die die Batterie mit der Ladeeinheit verbindenden Leitungen beim Entfernen der Batterie vom Sockel von der Ladeeinheit trennt und mit der Entladeeinheit verbindet. Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der Ladevorgang unterbrochen wird, wenn eine Batterie aus dem Ladegerät genommen wird, und daß gewährleistet ist, daß eine ersetzte Batterie nicht dem Lade-

Vorgang ausgesetzt werden kann, ohne daß sie zuvor unabhängige Batterieteile, die beliebige Endspannun

den Entladevorgang durchlaufen hat. gen besitzen können, angeschlossen werden können

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung Bei dem Ladegerät nach Fig. 1 ist eine Wechsel

an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Aus- Spannungsquelle 10 über einen Leistungstransfornia

führungsbeispicls näher beschrieben. Es zeigt 5 tor 12 an Eingangskreise üblicher Gleichrichter 14

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines 16 und 18 angeschlossen. Der Gleichrichter 14 liefer'

Batterieladegeräts nach der vorliegenden Erfindung, eine nicht stabilisierte Gleichspannung V-X an eint

teilweise als Blockschaltbild und teilweise als per- Steuereinheit 20. Eine Batterie 22, beispielsweise eiiu

spektivische Ansicht, gasdicht abgeschlossene 24-V-Nickel-Cadmium-Bat

Fig. 2 ein Spannungs-Energic-Diagramm zur Er- io terie, steht auf einem Sockel 30, welcher mit Hilft

klärung der Wirkungsweise des Batterieladegeräts einer Vielzahl Federn 32 an einer Konsole 34 be

nach Fig. 1, festigt ist.

Fig. 3 das Schaltbild einer Steuereinheit, wie sie Die Klemmen 36 und 38 der Batterie 22 sind mil

in dem Ladegerät nach F i g. 1 verwendet werden der Steuereinheit 20 über je eine Leitung 40 bzw. 42

kann, 15 verbunden. Der Sockel 30 ist mit der Steuereinheit 2C

F i g. 4 das Schaltbild eines in dem Ladegerät nach mechanisch durch ein Gestänge oder eine sonstigt

Fig. 1 verwendbaren Konstantstrom-Entladekreises, geeignete Verbindung 44 derart gekoppelt, daß dann

Fig. 5 das Schaltbild einer in dem Ladegerät nach wenn die Batterie 22 von dem Ladegerät entferni

F i g. 1 verwendbaren Tanstanordnung und wird, der Sockel 30 von den Federn 32 nach oben

Fig. 6 das Schaltbild eines in dem Ladegerät nach 20 bewegt wird und dadurch die Verbindung44 betätipi

Fig. 1 verwendbaren Konstantstrom-Ladekreises. In gleicher Weise ist die Batterie 24, beispielsweise

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Batte- eine gasdichte SO-V-Nickel-Cadmium-Batterie, aul

rieladegcräts nach F i g. 1 wird bei einer Betrachtung einem Sockel 46 befestigt, der mit der Konsole 34

der Fig. 2 leichter versländlich, die die Spannung über Federn 47 verbunden ist. Der Sockel 46 ist mil

an der Batterie als Funktion ilires Ladungszustands »5 der Steuereinheit 20 mit Hilfe einer mechanischen

zeigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Spannung oder sonstigen, geeigneten Verbindung48 in der glci-

an der Batterie, beispielsweise einer Nickel-Cadmium- chen Weise mechanisch gekoppelt, wie es für den

Batterie, in einem weiten Bereich des Ladungszu- Sockel 30 beschrieben wurde. Es sei bemerkt, dal'

stands, wie beispielsweise zwischen den Punkten Λ jede beliebige mechanische Sperreinrichtung, wie Ihm

und C, im wesentlichen konstant. Im Hinblick auf 30 spielsweise ein federbelastetes Element zwischen ilei

diese Charakteristik der Batterie kann insbesondere Batterie und dem Sockel, bei einer Vorrichtung nach

im Falle von abgeschlossenen Batterien der Ladungs- der vorliegenden Erfindung an Stelle der beschriebe

zustand der Batterie nicht bestimmt werden und es nen, einen mittels einer Feder befestigten Sockel um

können deshalb die bekannten Batlerieladegeräte eine fassenden Anordnung verwendet werden kann. Dh¹

Batterie nicht bis zu einerfi maximal zulässigen La- 35 Klemmen 51 und 53 der Batterie 24 sind über κ

dungszustand, s. beispielsweise Punkt C in Fig. 2, eine Leitung 50 bzw. 52 mit der Steuereinheit 20 ve'

aufladen. Wie schon zuvor erwähnt, verringert sich bundcn.

die Wirksamkeit einer Batterie, wenn sie nur In Abhängigkeit von der Spannung V-X legt die

unvollkommen geladen wird, wogegen bei gasdichten Steuereinheit 20 die Leitung 40 an Erde und vorhin

Batterien, wenn sie überladen werden, eine halb- 40 det die Leitung 42 mit der Eingangsleitung 54 einei

seitige Belüftung und ein dauernder Schaden hervor- Entladeeinheit 26. Weiterhin führt die Steuereinheii

gerufen werden kann. Das Ladegerät nach Fig. 1 20 den Entladeeinheiten 26 und 28 eine Vorspannung

kann eine Vielzahl Batterien und jede Batterie bis zu V-2 zu. Die Leitung 54 ist über einen Kontakt 1 Ki

ihrem maximal zulässigen Ladezustand aufladen urid eines, wie in Fig. 1 gezeigt, normalerweise geöffneten

schützt sie zugleich vor Schaden, der durch ein Über- 45 Relais 1 K mit eir.em ersten Entlaüekreis 56, der i\h

laden oder eine Polumkehr der Zelle während der ohmsche Last ausgebildet ist, verbunden. Dadurch

Entladevorgänge hervorgerufen werden kann. wird die Batterie 22 schnell über einen Widerstand 57

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jede Bat- bis auf einen zweiten vorbestimmten Spannungsweii

tcrie zuerst über getrennt ohmsche Lasten entladen, V-¹S entladen. Eine mit der ohmschen Last 56 ve>

die zur schnellen Herabsetzung eines Großteils der 50 bundene zweite Tastanordnung 58 stellt fest, wann die

gespeicherten Ladung der Batterien dienen. Dieser daran angelegte Spannung auf das Niveau V-3 abgr

Schritt wird für jede Batterie individuell dann be- fallen ist; zu diesem Zeitpunkt liefert die zweite Tast-

endet, wenn die Spannung jeder Batterie auf einen anordnung 58 ein zweites Steuersignal mit Erdpoten

vorbestimmten, von einer zweiten Tastanordnung tial an die Klemme 59 einer Spule 1 K-C. Wie im

gemessenen zweiten vorbestimmten Spannungswert 55 folgenden noch erklärt werden wird, wird an die

fällt. Die Batterien werden dann mit Hilfe eines andere Klemme 63 der Spule 1 K-C von der Steuer·

Konstantstrom-Entladekreises völlig entladen und es einheit 20 her die Spannung V-2 angelegt. Das an die

wird dieser Schritt mit Hilfe der Steuerung einer Klemme 59 durch die zweite Tastanordnung 58 an

ersten Tastanordnung beendet, wenn ein erster vor- gelegte zweite Steuersignal mit Erdpotential bewirkt,

bestimmter Spannungswert erreicht ist. Wenn alle 60 daß das Relais X K geschlossen wird. Danach wird

Batterien entladen sind, beginnt das Laden. Während das Relais durch das an die Klemme 59 über einen

des Ladens wird jede Batterie mit Hilfe von Kon- Kontakt 1 K-6 angelegtes Erdpotential geschlossen

stantstrom-Ladekreisen, die einzeln mit jeder Batterie gehalten. Die Eingangsleitung 54 ist über einen Kon

während einer bestimmten Zeit verbunden sind, indi- takt 1 K-i des geschlossenen Relais 1 K mit einem

viduell auf einen gewünschten endgültigen Ladungs- 65 zweiten Entladekreis 60, der als Konstantstrom-Ent-

zustand gebracht. Selbstverständlich kann das ειίϊη- ladekreis ausgebildet ist, verbunden, der die Batterie

dungsgemäße Ladegerät so erweitert werden, daß 22 mit konstantem Strom/-1 weiter entlädt. 1st die

jede beliebige Anzahl Batterien oder funktionell Batterie 22 auf einen ersten vorbestimmten Span-

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nungswcrt V-4 entladen, erzeugt eine mit der Leitung 54 verbundene erste Tastanordnung 62 ein erstes Steuersignal, das einer Leitung 61 zugeführt wird. Auf Grund dieses ersten Steuersignals trennt die Steuereinheit 20 die Batterie 22 von der Entladecinheit 26.

In der gleichen Weise, wie sie gerade für die Batterie 22 beschrieben worden ist. wird gleichzeitig die Batterie 24 mit Hilfe der Entladecinheit 28 entladen. Wird ein Rückstcllknopf 92 niedergedrückt gehen die Relais des Zeitgebers in ihre geschlos.sen( Stellung und es wird der Kondensator 90 über eine Diode 94, einen Kontakt Γ-3, eine Leitung 96 unc eine Spule 3 K-C X gegen Erde entladen. Durch der durch die Spule 3 K-C fließenden Strom wird eir Relais 3 K in die offene Stellung gebracht, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist. Ebenso wird, wenn der Rückstellknopf 92 niedergedrückt wird, die Spannung V-I

laden. Die Steuereinheit 20 legt die Leitung 50 an io über einen Kontakt 7-6 einer Relaisspule 4 K-C zuMasse und verbindet die Leitung 52 mit der Fin- geführt, wodurch die Relaisspule erregt und das

Relais 4 K geschlossen wird. Das Schließen des Relais 4 K verbindet die negativen Leitungen 40 und 50 der Batterien 22 und 24 (Fig. 1) mit Erde. Ferner

gangsleitung 64 der Entladeeinheit 28. Die Leitung 64
ist über einen Kontakt 2 K-I eines Relais 2 K mit
einem Widerstand 65 einer ohmschen Last 66 verbunden. Eine mit dem Widerstand 65 verbundene 15 wird, wenn das Relais K-4 geschlossen ist, die Span-

dann, nung V-X über einen Kontakt 4 A'-9 und ein Schaltglicd 4 K-H an eine Spule 5 K-C angelegt. Durch die an die Spule 5 K-C angelegte Spannung V-I wird ein Relais 5 K geschlossen, welches dadurch weiter die

Tastanordnung 68 erregt eine Spule 2 K-C wenn die Spannung an der Batterie 24 auf einen zweiten vorbestimmten Spannungswert V-S abfällt. Das Relais 2 K wird in Abhängigkeit von der Tast

anordnung 68 geschlossen und durch das über einen so Spannung V-X an ein Vorspannungsfilter 98 anlegt Kontakt 2 AT-6 an die Spule 2 K-C angelegtes Erd- Die Spannung V-X wird durch das Vorspannungspotential geschlossen gehalten. Die Eingangsleitung filter 98 gefiltert, das die Spannung V-2, beispiels-

64 ist über das geschlossene Relais 2 K mit einem Konstanlslrom-Enthidckreis 70 verbunden, der die Batterie 24 mit einem konstanten Strom 1-2 weiter entlädt, bis ein erster vorbestimmler Spannungswert V-6 erreicht ist. Eine mit der Fiingaiigslcitung 64 verbundene Taslanordtuing 72 führt einer 1 eitung 73 ein erstes Steuersignal zu, wenn die an die Leitung 64 weise eine gesiebte 27-V-Glcichspannung, an eine Ausgangsklemme 100 anlegt.

Die Leitung 42 von der positiven Klemme der Batterie 22 wird über Relais 3 K und 6 K mit der zu der Eiiigangsklemme der Entladeeinheit 26 von F i g. 1 führenden Leitung 54 und dann über das Relais 1 K mit der Leitung 55 und der ohmschen Last 56 verangelegte Spannung unter den Wert 1-6 absinkt. Auf 30 bunden. Der Hauptteil der Ladung der Batterie 22 Grund dieses der Leitung 73 zugefuhrten Steuer- wird über die ohmsche Last 56 schnell entladen und signals trennt die Steuereinheit 2« die Batterie 24 von es ist diese erste Phase des Entladevorgangs beendet, der Entladeeinheit 28 wenn die Spannung an der Batterie 22, wie zuvor er-

Der Gleichrichter 16 liefen einer Ladeeinheit 74 klärt wurde, auf das Spannungsniveau K-3 absinkt, eine Gleichspannung, welche I iideeiiiheit wiederum 35 Im Falle einer 24-V-Nickel-Cadmium-Battcrie kann der Steuereinheit 20 einen konstanten Ausgangsstrom das Spannungsniveau F-3, siehe Punkt A von F i g. 2,

zu 19,5 V gewählt werden.

Wenn die Spannung an der Batterie 22 unter den Wert V-4 abfällt, führt die erste Tastanordnung 62 40 einer Leitung 61, die mit einem Ende der Spule 6 K-C (Fig. 3) verbunden ist, Erdpotential zu, wodurch das Relais 6 K geschlossen und die Leitung 42 von der Entladeeinheit 26 getrennt wird. Des weiteren wird, wenn das Relais 6 K erregt ist, eine L eitung 104 Kleinheiten 74 45 über ein Schaltglied 6 K-S und einen Kontakt 6 K-6 .•.-llung 42 bzw mit Erde verbunden.

liiiodiMi. so daß In gleicher Weise wird die Leitung 62 der positiven

entsprechend Klemme der Batterie 24 über die Relais 3 K und 7 K , ,n /-3 und 1-4 mit der Eingangsleitung 64 der Entladeeinheit 28 der Steuer- 50 (Fig. 1) verbunden. Der Entladezyklus der Batterie der vor- 24 ist gleich dem, wie er für die Batterie 22 erklärt

/-3 zuführt. Ebenso liefert dor Gleichrichter 18 eine Gleichspannung einet Ladeeinheit 76, die wiederum der Steuereinheit 20 einen konstanten Ausgangsstrom 1-4 lieferi.

Wenn beide Batterien 22 und U t ,'.:a<k-n sind, was

κ iüiirtcn Sleuer-Ik-Steuereinheit 7'» mil einer der

von den den Leitungen 61 und 73 Signalen angezeigt wird, verbn¹
20 je eine der Ladeeinheilen "'·'
B;ttterieleitungen 42 und 52 '■-
und 76 bleiben mit der /.ii|.'e,M>]
52 während einer bestimmten
beide Batterien voll geladen »s
Punkt Γ in F ig. 2. Die Wert. Λ
sind so gewählt, daß sie aiii ^i"■
einheit abgestimmt sind ui-it
bestimmten Ladezeit die Bi>u·,-!
Menge an Ladung speichern

Die Steuereinheit 20 ist tu I 1
gestellt. Die Spannung I · \<>
stabilisierte Gleichspannmiii vmi
Gleichrichter 14 (Fig. I) an eine ri angelegt, die mit einein kontakt ' Schaltglied T-S einer üblich.'" /onpeiH-ramirdnung oder eines Zeitgeberrelais 84 ν.-^,,,ι,ΐ™ ist._ Es sei bemerkt, daß sämtliche lU-lai«. det H g. 3 m ihrer normalerweise offenen oder .iu-hl erregten Stellung gezeigt sind. Die Spannung I -I wird über den Kontakt T-X an einen Riickstdlkreis8ft angelegt, der einen Widerstand 88 mit einein in Reihe dazu angeordneten Kondensator 90 enlhalu-n kann 1« das■ /ei gcherrelais 84 offen, so wird der Kondensator W über den Widerstand 88 auf da·. Potrnnal 1 I aulpe

end lter vor-• mi· gewünschte

,!■■taillierter dar-■KwoKe t-'ine un-V, wird von dem

lifjaiipsleitung 82 I und einem wurde, abgesehen davon, daß die Batterie an den Xonstantstrom-Entladekreis 70 bei dem zweiten vorbestimmten Spannungswert V-S, das beispielsweise

48,5 V betragen kann, angeschaltet wird Ebenso wird die Tastanordnung 72 bei dem ersten vorbestimmten Spannungswert V 6, beispielsweise bei 33 V ausgelöst. Deshalb führt, wenn die an die leitung64 angelegte Spannung, nämlich die Spannung an der

Batterie 24, auf 33 V abfällt, die Tastanordnung 72 einer mit einer Spule 7 K-C verbundenen Leitung 73 Erdpotential zu^ Durch Anlegen des Erdpotentials wird die Spule 7 K-C erregt und schließt das Relais 7 K. Wird das Relais 7 K geschlossen, wird die Ui-

B₅ tung 52 von der Entladceinheit 28 getrennt und die Leitung 104 über das Relais 7 K mit einem Ende einer Spule 3 K-C 2 verbunden. Das andere Ende der Spule 3 λ-Γ 2 wurde schon vorher durch die über das Re-

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lais 5 K, dessen Schließen schon zuvor beschrieben für eine 24-V-Nickcl-Cadmium-Batterie folgende wurde, zugeführte Spannung V-I erregt. Das Schlic- Weile verwendet: Der Widersland 57 betrug 10 Ohm Ben des'Rclais 3 K auf Grund des auf der Leitung 104 und es zog der Konstantstrom-Entladekreis 60 einen zugeführten Signals verbindet die Leitungen 42 und im wesentlichen konstanten Entladestrom /-1 von et-52 mit je einer der Ausgangsleitungcn 78 und 80 des 5 wa 0,36 A. Die Tastanordunng 58 schaltete, wenn Ladckrciscs. die ihr zugeführte Eingangsspannung unter einen Der Wert des Widerstandes 57 der ohmschen Last zweiten vorbestimmten Spannungswert F-3 von etwa 56 (F i g. I) wird so gewählt, daß der größte Teil der 19,5 V absank, wogegen die Tastanordnung 62 schalgespeicherten Ladung schnell der Batterie 22 ent- tetc, wenn die ihr zugeführte Eingangsspannung zogen wird. Der Widerstand 57 beträgt beispielsweise io unter einen ersten vorbestimmten Spannungswert V-4 10 Ohm. Der Konstantstrom-Entladckreis 60 bewirkt von etwa 16,5 V absank.

eine völlige Entladung der Batterie 22 mit einem im Der Enlladeeinheit 28 für eine 50-V-NickeI-Cad-

wcsentlichen konstanten Strom /-1< der beispielsweise mium-Batterie wurden folgende Werte zugrunde gc-

0,36 A betragen kann. legt: Der Widerstand 65 betrug 80 Ohm und es zog

Entsprechend F ig. 4, die einen geeigneten Konstant- 15 der Konstantstrom-Enlladekreis 70 einen im wesent-

stroni-Entladekrcis zeigt, wird die an die Leitung 51 liehen konstanten Entladestrom 1-2 von etwa 0,11 A.

(Fig. 1) angelegte Spannung dem einen Ende eines Die Tastanordnung68 schaltete ein, wenn die ihr

ersten Widerstandes R-X und dem Kollektor eines zugeführte Eingangsspannung auf einen zweiten vor-

npn-Transistors Q-X zugeführt. Das andere Ende des bestimmten Spannungswert VS von etwa 48,5 V ab-

ersten Widerstandes R-X ist mit einer Zener-Diode 20 fiel, wogegen die Tastanordnung 72 einschaltete,

Z-I und mit der Basis der Transistors Q-I Verbun- wenn die ihr zugeführte Eingangsspannung auf einen

den. Der Emitter des Transistors Q-X liegt über einen ersten vorbestimmten Spannungswert V-6 von etwa

zweiten Widerstand R-2 an Erde. Ist der Konstant- 33,0 V abfiel.

strom-Entladckrcis in Betrieb, fließt im wesentlichen Nunmehr wird der Aufbau der in Fig. 3 darge-

der gesamte Strom /-1 durch die Kollektor-Emitter- 25 stellten Steuereinheit 20 bezüglich des Ladungsvor-

Strecke des Transistors Q-X und es wird das Basis- ganges weiter beschrieben. Wie oben erklärt wurde,

potential des Transistors Q-X durch die Zener-Diode wird das Relais 3 K, wenn die Batterien 22 und 24

Z-I auf einem festen Wert gehalten. Deshalb wird auf einen geeigneten, dem Punkt B in F i g. 2 ent-

der Strom /-1 von dem Basis-Emitter-Potential des sprechenden Wert entladen worden sind, durch das

Transistors Q-X gesteuert, das eine Funktion des 30 an die Spule 3 K-C 2 über die Relais 6 K und TK

durch den zweiten Widerstand R-2 fließenden Stm- angelegte Erdpotential geschlossen. Beim Schließen

ines ist. Der Transistor Q-X ändert in Abhängigkeit ties Relais 3 K wird ein Signal mit Erdpotential an

vom Basis-Emitter-Potential seinen dynamischen die Spule 8 K-C angelegt, wodurch das Relais 8 K

Kollektor-Emitter-Widerstand in der Weise, daß der geschlossen wird. Da das Relais 5 K schon geschlos-

Strom /-1 auf einen im wesentlichen konstanten Wert 35 sen ist, wird die Spannung V-X beim Schließen des

eingeregelt wird. Relais 8 K über die Relais 5 K und 8 K einem

Eine Spannungs-Tastanordnung von der Art, wie üblichen Wechselrichter 108 zugeführt. Aus der

sie für die in F i g. 1 gezeigten Anordnungen 58, 62, Spannung V-X erzeugt der Wechselrichter 108 eine

68 und 72 geeignet ist, veranschaulicht Fi g. 5. Wenn Spannung V-T, die beispielsweise von Scheitel zu

auch die Anordnung nach F i g. 5 bezüglich der Span- 40 Scheitel 24 V betragen und eine Frequenz von 50 Hz

nungs-Tastanordnung 58 erklärt wird, versteht es aufweisen mag. Der Zeitgeber 84 wird durch die

sich, daß die Anordnung modifiziert und für die Spannung V-T eingeschaltet und es werden nach einer

Spannungs-Tastanordnungen 62,68 und 72 verwendet vorherbestimmten Zeit, beispielsweise vier Stunden,

werden kann. Die an die Leitung 55, siehe F i g. 1, die Kontakte des Zeitgebers 84 automatisch wieder

angelegte Spannung wird über eine erste Zener-Diode 45 geöffnet, wodurch der Ladezyklus beendet wird.

Z-2 und zueinander und zur ersten Zener-Diode in Auf das öffnen der Kontakte des Zeitgebers gehen

Reihe liegende Widerstände R-4 und R-6 an Erde alle Relais des Ladegeräts der vorliegenden Erfin-

gelegt. dung in ihre offene Stellung zurück, ausgenommen

Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen die Relais 3 K und 8 K. Das Relais 3 K bleibt, da es R-4 und R-6 ist mit der Basis eines ersten Transistors 50 nicht bezüglich seiner offenen Stellung durch eine Q-2 verbunden, dessen Kollektor über eine zweite Feder vorgespannt ist, in seiner letzten Stellung, bis Zener-Diode Z-4 mit der Basis eines zweiten (npn-) es entweder durch die Spulen 3 K-C 1 oder 3 K-C 2 Transistor·; Q-4 verbunden ist. Die Ausgangsleitung oder durch die mechanische Verbindungen 44 und 48 59 (F i g. 1) ist mit dem Kollektor des zweiten Transi- geschaltet wird. Das Relais 8 K bleibt geschlossen, stors Q-4 verbunden. Beim Betrieb der Tastanord- 55 bis das Erdpotential von der Spule 8 K-C durch das nung nach F i g. 5 hört die erste Zener-Diode Z-2 auf öffnen des Relais 3 K abgeschaltet wird. Das Relais zu leiten, wenn das an die Leitung 55 angelegte Po- 3 K wird, wie zuvor erklärt, geöffnet oder zurückgetential unter das Potential F-3 abfällt, das beispiels- stellt durch einen Rückstellimpuls, der über den Konweise 19,5 V betragen kann. Infolgedessen sinkt die takt T-3 zugeführt wird, wenn das Ladegerät durch Basisspannung am ersten Transistor Q-2 ab, was zur 60 Niederdrücken des Rückstellknopfes 92 zu einem Folge hat, daß die Basisspannung des zweiten Transi- neuen Zyklus veranlaßt wird. Ebenso kann das Relais stors Q-4 angehoben wird. Durch dieses Anwachsen 3 K durch eine Betätigung der Verbindung 44 oder 48 der Basisspannung des zweiten Transistors Q-4 wird (F i g. 1) mechanisch zurückgestellt, d. h. geöffnet der zweite Transistor Q-4 leitend, so daß die Leitung werden, die beim Herausnehmen der Batterie 22 oder 59 über den Widerstand R-8 mit Erde verbunden 65 der Batterie 24 erfolgt. Der Zweck der Verbindungen wird. oder mechanischen Verriegelungen 44 und 48 besteht

Bei einer praktischen Ausführungsform der vor- darin zu gewährleisten, daß der Ladevorgang dann

liegenden Erfindung wurden bei der Entladeeinheit 26 unterbrochen wird, wenn eine Batterie aus dem Lade-

gerät' entnommen wird. Dieses soeben beschriebene Einschalten der Hauptenergie verbleibt das Lade-Merkmal garantiert, daß eine neue Batterie in das gerät im wesentlichen in seinem Ruhezustand, bis der Ladegrät nicht eingebaut werden kann, ohne daß das Rückstellknopf 92 niedergedrückt wird, was zur FoI-Ladegerät auf den Entladevorgang umgeschaltet wird; ge hat, daß die Batterien 22 und 24 mit den Entladed. h., daß eine Batterie nicht dem Ladevorgang aus- 5 kreisen 26 und 2» verbunden werden. Wenn auch der gesetzt werden kann, ohne daß sie zuerst den Ent- Entladevorgang hauptsächlich unter Bezugnahme ladevorgang durchlaufen hat. auf die Batterie 22 erklärt werden wird, versteht es

Während der Zeit, in der die Batterien 22 und 24 sich, daß die Batterie 24 durch die Einheit 28 in mittels der Entladeeinheiten 26 und 28 entladen wer- gleicher Weise entladen wird.

den, wird die Spannung V-I über das geschlossene io Da ein Überladen für die Batterien schädlich sein Relais 5 K und über das offene Relais 8 K an eine kann, ist das Ladegerät nach der vorliegenden Erfin-Anzeigelampe 110 für die Entladung angelegt. Wäh- dung derart ausgebildet, daß das Herausnehmen einer rend des Ladevorgangs wird die Spannung F-I über Batterie oder das Drücken des Rückstellknopfes des die geschlossenen Relais 5 K und 8 K an eine An- Zeitgebers das Relais 3 K zurückstellt, d. h. öffnet, zeigelampe 112 für die Ladung angelegt. Nach Be- 15 wodurch das Ladegerät auf den Entladevorgang umendigung des Ladevorgangs wird die Spannung V-I geschaltet wird. Das Herausnehmen einer Batterie über das offene Relais 5 K und über das geschlossene betätigt die Verriegelungen 44 und 48, die das ReRelais 8 K an eine Anzeigelampe 114 für den voll- lais 3 K mechanisch zurückstellen. Ebenso verursacht ständig geladenen Zustand angelegt. Die Anzeige- das Drücken des Rückstellknopfes 92 ein elektrilampe 114 für den vollständig geladenen Zustand 20 sches Zurückstellen des Relais 3 K. Ferner schaltet leuchtet so lange, bis das Relais 8 K auf Grund des das Ladegerät bei einem Versagen der Spannungsöffnens des Relais 3 K geöffnet wird. Wie zuvor quelle 10 (Netzausfall) nach dem Netzausfall wieder erwähnt, kann das Relais 3 K entweder durch Heraus- den Vorgang ein, der zum Zeitpunkt des Netzausfalls nehmen einer Batterie oder bei Beginn eines neuen eingeschaltet war. Wenn das Ladegerät zum Zeit Zyklus durch Niederdrücken des Rückstellknopfes 92 15 punkt des Netzausfalls auf den Entladevorgang gegeöffnet, d. h. zurückgestellt werden. schaltet ist, ist das Relais 3 K offen und die Tast-

Ein Konstantstrom-Ladekreis, wie er für die Kreise anordnungen 58, 62, 68 und 72 regeln diesen Vor-74 und 76 geeignet ist, ist in F i g. 6 dargestellt und gang. Nach dem Netzausfall bestimmen wiederum wird bezüglich des Kreises 74 erklärt. Die Ausgangs- die Spannungs-Tastanordnungen den Entladevorgang, spannung des Gleichrichters 16 (Fig. 1), bei der es 30 Wenn das Ladegerät bei Netzausfall auf den Ladesich beispielsweise um eine Gleichspannung von 60 V Vorgang geschaltet ist, bleibt das Relais 3 K, das gehandein kann, wird an eine Eingangsleitung 116 des schlossen ist, in dieser Stellung und der Zeitgeber 84 Kreises nach F i g. 6 angelegt. Ein Ende eines dritten hört während des Netzausfalls auf zu arbeiten. Wird Widerstandes R-IQ ist mit der Leitung 116 verbun- unter diesen Bedingungen Leistung wieder zugeführt, den, wogegen das andere Ende des dritten Wider- 35 so beginnt der Zeitgeber 84 wieder zu arbeiten und Standes Λ-10 mit dem Emitter eines dritten Transi· das Ladegerät beendet den Ladezyklus,
stors ß-6 und mit den beiden Kollektoren eines vierten In der beschriebenen Ausführungsform wird der

und fünften Transistors Q-8 und Q-10 verbunden ist. Ladevorgang von einem einzigen Zeitgeber und mit-Die Kathode einer dritten Zener-Diode Z-6 ist mit der einander verbundene Schaltrelais so gesteuert, daß Leitung 116 verbunden, wogegen ihre Anode an einen 4° der Beginn des Ladevorgangs so lange verzögert'wird, Punkt zwischen zwei weiteren Widerständen R-12 bis sämtliche Batterien den Entladevorgang beendet und R-I4 angeschlossen ist. Beim Betrieb der Schal- haben. Es ist für einen Fachmann jedoch klar, daß tung nach F i g. 6 fließen der Emitterstrom des drit- eine Vielzahl von Zeitgebern angeordnet werden ten Transistors Q-6 und die Kollektorströme des kann, so daß jede der Vielzahl von Batterien vierten und fünften Transistors Q-S und ß-10 durch 45 oder Sektionen einer mehrteiligen Batterie unabden dritten Widerstand R-W. Die Bqsis-Emitter-Vor- hängig voneinander entladen und geladen werden spannung des dritten Transistors Q-6 ist durch den kann.

den dritten Widerstand Ä-10 durchfließenden Strom Ferner wurden die Entlade- und Ladeeinheiten,

bestimmt. Daher ändert dann, wenn sich der Strom wie sie hier und zuvor beschrieben sind, anhand von 7-3 in Abhängigkeit von der Last, also der Batterie 22, 50 festen Parametern erklärt. Es ist jedoch für einen ändern will, der dritte Transistor Q-6 die treibende Fachmann klar, daß die Kreise leicht an wählbare Spannung, die an der Basis des vierten Transistors Parameterwerte anpaßbar sind. Zum Beispiel kön- Q-8 liegt, in solcher Weise, daß der Strom /-3 auf nen die Entlade- und Ladeeinheiten, die mit einem einem etwa konstanten Wert gehalten wird. bestimmten Batterieplatz verbunden sind, gekoppel-

Beim Betrieb des Ladegeräts nach der vorliegen- 55 te Schalter von solcher Art enthalten, daß die Entden Erfindung werden die Batterien 22 und 24 auf lade- und Laderaten im Einklang mit den Erforderdie Konsole 34 gesetzt, bevor die Hauptenergie von nissen jeder beliebigen Batterie ausgewählt werden der Spannungsquelle 10 eingeschaltet wird. Beim können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Batterieladegerät, mit einer Enlladeeinheit, mittels der die Batterie zuerst in zwei Stufen bis auf einen ersten vorbestimmten Spannungswert, der für einen ersten vorbestimmten Ladungszustand charakteristisch ist, entladen werden kann, und mit einer Ladeeinheit, mittels der der Batterie anschließend die zum Erreichen eines vorbestimmten endgültigen Ladungszustands erforderliche Ladungsmenge zugeführt werden kann, und mit einer Steuereinheit, die die Batterie so lange mit der Entladeeinheit verbindet, bis die Batterie den ersten vorbestimmten Spannungswert erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Entiadeeinheit (26) einen ersten und einen zweiten Entladekreis (56, 60), eine Schaltanordnung (1 K), die, wenn die Batteriespannung oberhalb eines zweiten, oberhalb des ersten liegenden vorgegebenen Spannungswerts liegt, die Bat- ao terie (22) mit dem ersten Entladekreis (56) und, wenn die Batteriespannung unter den zweiten Spannungswert abgesunken ist, mit dem zweiten Entladekreis (60) verbindet, und eine mit der Schaltanordnung (1 K) verbundene erste Tastan- as Ordnung (62) umfaßt, die ein erstes Steuersignal erzeugt, sobald die Batteriespannung auf den ersten .vorbestimmten Spannungswert abgesunken ist, daß die Ladeeinheit (74) zum Aufladen der Batterie (22) mit einem konstanten Strom während einer vorbestimmten Zeitdauer ausgelegt ist und daß die Steuereinheit (20) zwischen der Schaltanordnung (1 K) der Entladeeinheit (26) und der Ladeeinheit (74) angeordnet ist und auf das erste Steuersignal hin die Batterie von der Entladeeinheit (26) abtrennt und mit der Ladeeinheit (74) für die vorgegebene Zeitdauer verbindet.

2. Ladegerät nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Entladekreis (56) eine ohmsche Last und der zweite Entladekreis (60) einen Konstantstrom-Entladekreis darstellt.

3. Ladegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeeinheit (74) einen Konstantstrom-Ladekreis umfaßt.

4. Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) einen Zeitgeber (84) zum Abtrennen des Konstantstrom-Ladekreises von der Batterie (22) nach dem Erreichen des endgültigen Ladezustands umfaßt.

5. Ladegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ladeeinheit (74) eine Anordnung (10, 12, 16) zur Energiezufuhr verbunden und mit dem Zeitgeber (84) ein erster Schalter (3 K) gekoppelt ist, der bei Netzausfall den Zeitgeber (84) während der Dauer des Netzausfalls stillsetzt.

6. Ladegerät nach einem» der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) zur Verbindung der Batterie (22) mit der Entladeeinheit (26) einen ersten Schalter (3 K) und zum Trennen der Batterie (22) von der Entladeeinheit (26) einen zweiten Schalter (6 K) aufweist, der durch das erste Steuersignal betätigt wird, und daß auch der erste Schalter (3 K) auf das Steuersignal anspricht, um die Batterie (22) mit der Ladeeinheit (74) zu verbinden.

7 Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emladeeinheit (26) eine zweite Tastanordnung (58) enthält, die ein zweites Steuersignal erzeugt, wenn die Batterie (22) auf den zweiten vorbestimmien Spannungswert entladen ist, und daß die Schaltanordnung (WO bei Fehlen des zweiten Steueisignals die Batterie (22) mit dem ersten Entladekreis (56) und bei Vorhandensein des zweite-. Steuersignals die Batterie (22) mit dem zweiter, Entladekreis (60) verbindet.

8. Ladegerat nach einem der Ansprüche bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der ers:.· Schalter (3 K) von dem Zeitgeber (84) so steuerbar ist, daß die Ladeeinheit (74) mit der Batters (22) für eine vorbestimmte Zeit verbunden wir!.

9. Ladegerät nach einem der vorhergehende; Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ?· (n > 1) Enlladeeinheiten (26 und 28) und ;< Ladeeinheiten (14 und 16) aufweist und an das Ladegerät bis /11 η Batterien (22 und 24) an schließbar sind und daß die Steuereinheit (20) m. ausgelegt ist, daß die Batterien erst dann, wen;; alle angeschlossenen Batterien ihren ersten vorbestimmten Spannungszustand aufweisen, gleichzeitig und während der gleichen Zeitdauer geladen werden.

10. Ladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es η (n > 1) Entladeeinheiten (26 und 28) und η Ladeeinheiten (14 und 16) aufweist und an das Ladegerät bis zu η Batterien (22 und 24) anschließbar sind und daß die Steuereinheit (20) mehrere Zeitgeber enthält und so ausgelegt ist, daß jede der Batterien unabhängig voneinander entladen und geladen werden kann.

11. Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jede zu ladende Batterie (22, 24) am Ladegerät ein die Batterie tragender Sockel (30, 46) und eine zwischen den Sockel und die Steuereinheit geschaltete Verriegelungsanordnung (44, 48) vorgesehen ist, welche die die Batterie (22, 24) mit der Ladeeinheit (74, 76) verbindenden Leitungen beim Entfernen der Batterie vom Sockel von der Ladeeinheit (74, 76) trennt und mit der Entladeeinheit (26, 28) verbindet.

12. Ladegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Entladekreis (60), der Kontaktstrom-Entladekreis, einen Transistor (Q-I) enthielt, dessen Basis einerseits über einen ersten Widerstand (R-I] mit dessen Kollektor und andererseits über di« Serienschaltung aus einer Zenerdiode (Z-I) und einem zweiten Widerstand (R-2) mit dessen Emitter verbunden ist, und daß der Kollektoranschlut und der Verbindungspunkt der Zenerdiode mi dem zweiten Widerstand die Anschlüsse des zweiten Entladekreises sind.

13. Ladegerät nach einem der vorhergehendei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß minde tens eine der Tastanordnungen (58, 62) einei ersten und einen zweiten Transistor (Q-2 un( Q-4) enthält, deren Emitter gemeinsam über einei Widerstand (Λ-8) mit Masse verbunden sind, dal die Basis des ersten Transistors (Q-2) übeir ein erste Zenerdiode (Z-I) mit der zu messendei Spannung verbunden ist und der Kollektor de

ersten Transistors mit der Basis des zweiten Transistors [Q-¹X) über eine zweite Zenerdiode (Z-4) verbunden ist und der Kollektor des zweiten Transistors den Ausgang der Tastanordnung bildet.

14. Ladegeräte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Ladeeinheiten (74) drei, als dritter, vierter und fünfter zu bezeichnende Transistoren (0-6, 0-8, 0-10) aufweist, daß der Emitter des dritten Transistors (0-6) mit den Kollektoren des vierten und fünften Transistors direkt und über einen dritten Widerstand (R-IO) mit dem Eingang (116) der Ladeeinheit verbunden ist, daß die Basis des vierten Transistors (0-8) mit dem KoI-lektcr des dritten Transistors und der Emitter des vierten Transistors (0-8) mit der Basis des fünften Transistors (Q-IO) verbunden ist, dessen Emitter den Ausgang der Ladeeinheit bildet, daß der Eingang (116) über eine dritte Zenerdiode (Z-6) mit dem Verbindungspunkt zweier weiterer Widerstände (Ä-12, R-\4) verbunden ist, die zwischen die Basis des dritten Transistors und Masse geschaltet sind.

15. Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladeeinheiten (26 und 28) und die Ladeeinheiten (14 und 16), die mit einem bestimmten Batterieplatz verbunden sind, gekoppelte Schalter von solcher Art enthalten, daß durch wählbare Parameterwerte die Lade- und Entladezeiten in Einklang mit den Erfordernissen beliebiger Batterien ausgewählt werden können.