DE1935201A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schnelladen von Batterien - Google Patents

Description

McCULLOCH CORPORATION, 6101 West Century Boulevard, Los Angeles. Californlen 90045 (V. St. A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Schnelladen von Batterien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Vorrichtung zum Laden von Batterien und ist insbesondere zum Laden von Batterien in einem Minimum an Zeit ohne gleichzeitige zerstörerische Temperaturerhöhung der Batterie bestimmt.

Das Aufladen von Batterien im wesentlichen auf ihre Nennkapazität in unter einer Stunde ist erstmals in den Patentanmeldungen P 16 38 085.1 und P 19 22 385.9 vorgeschlagen worden. Durch die dort erläuterten Verfahren und Schaltungen zum Schnelladen von Batterien ist es erstmals möglich geworden, Batterien mit einer und mehr Zellen innerhalb von unter zwanzig Minuten auf^mindestens ihre Nennkapazitüt zu bringenf ohne daß die Batterien unter dieser Schneiladung beiden.

Inzwischen hat sich^gezeigt, daß man Batterien ohne bemerkenswerten. Temperaturanstieg sogar in unter fünfsehn

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Minuten auf ihre Nennkapazität bringen kann, wenn man das hier erläuterte Verfahren nebst Vorrichtung anwendet. Außerdem läßt sich mit einer einfachen Schaltung, die die Batterieklemmenspannung überwacht, entweder der zum Schnelladen erforderliche hohe Strom zu gegebener Zeit abschalten oder in einen niedrigen Strom umschalten, mit dem die Batterie noch nachgeladen wird.

Das diese Ziele ermöglichende Verfahren, mit dem also innerhalb von weniger als fünfzehn Minuten ohne wesentlichen Temperaturanstieg Batterien aus einer oder meh-Ik reren Zellen voll aufgeladen werden können, besteht erfindungsgemäß darin, daß der Batterie über eine kontinuierlich arbeitende elektrische Verbindung Gleichstromimpulse zugeführt werden; daß in Abhängigkeit von einer Funktion der Batterie ein erstes Kontrollsignal und in Abhängigkeit von der Beendigung eines der Batterie zugeführten Gleichstromimpulses ein zweites Kontrollsignal erzeugt wird, das zusammen mit dem ersten Kontroll signal ein zusammengesetztes Steuersignal bildet, welches innerhalb des zwischen zwei der Batterie aufeinanderfolgend zugeführten Gleichstromimpulsen liegenden Zeitintervalls einen Entladestrompfad elektrisch an die Batterie schaltet.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Zeitdauer der Zuschaltung des Entladestrompfades an die Batterie auf einen Zeitraum begrenzt wird, der gleich oder kleiner ist als der Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Gleichstromimpulsen. Vorteilhafterweise wird die Periode der Entladeimpulse auf eine Zeit bezogen, die ihrerseits den elektrochemischen Charakteristiken sowie der Konstruktion der aufzuladenden Zelle zugeordnet ist.

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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Batterieklemmenspannung während der Abwesenheit von Ladestrom, wobei diese Klemmenspannung ein Maß für den Ladezustand der Batterie ist, die Ladung beendet oder der Ladestrom zum Zweck einer Nachladung verringert wird.

Die erfindungsgemäße Schaltung zur Ausführung des Verfahrens zeichnet sich aus durch eine Übertragungseinrichtung für die Gleichstromimpulse zu der aufzuladenden Batterie über eine kontinuierlich arbeitende elektrische Verbindung; durch einen Entladestrompfad mit einem Schalter o. dgl. zum periodischen elektrischen Verbinden des Entladepfades mit der Batterie ohne Unterbrechung der kontinuierlich arbeitenden elektrischen Verbindung zwischen der Batterie und der Übertragungseinrichtung; durch eine dem Schalter o.dgl. zugeordnete erste Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Kontrollsignals in Abhängigkeit von einer Batteriefunktion sowie eine zweite Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Kontrollsignals in Abhängigkeit von der Beendigung des der Batterie zugeführten Gleichstromimpulses, wobei die beiden Kontrollsignale zur Bildung eines zusammengesetzten Steuersignals zusammenwirken, das den Entladestrompfad während der Zeitdauer zwischen der Übertragung aufeinanderfolgender Gleichstromimpulse zur Batterie an diese schaltet.

Die Schaltung besitzt erfindunqsgemäß weiterhin eine Einrichtung, die in Abwesenheit der Gleichstromimpulse auf das Erreichen einer vorbestimmten Batterieklemmenspannung anspricht und den Ladest ron·. der Batterie verringert sowie Mittel, die die Einrichtung weitgehend unempfindlich auf Temperaturänderungen macht. Mit Vorteil können weiterhin Schaltelemente vorgesehen sein, mit denen die Einrichtung z\M Verringern des Ladestromes wahlweise abschaltbar ist.- 9098 84/ 1 262

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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Einrichtung zum Erzeugen des ersten Kontrollsignals eine Kapazität aufweist, die ein Zeit-Integrationsglied für einen der Batterieklemmenspannung zugeordneten Strom bildet; daß die Einrichtung zum Erzeugen des zweiten Kontrollsignals zum Abgeben eines Stromimpulses betätigbar ist, der eine zur Polarität der Ladung der Kapazität additive Polarität hat; daß der Schalter o. dgl. für den Entladestrompfad betätigbar ist in Abhängigkeit von der Gesamtladung der Kapazität, die sich aus der vorbestimmten Grundladung der Kapazität und mindestens einem Teil des Stromimpulses zusammensetzt.

Die Einrichtung zum Erzeugen des zweiten Kontrollsignals besteht in einer Ausführungsform der Erfindung aus einer Induktivität in Reihe mit der Kapazität und einem Spannungsteiler, wobei der Stromimpuls in Abhängigkeit von der Beendigung des der Batterie zugeführten Gleichstromimpulses in der Induktivität erzeugt wird.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Er— findung besteht der Entladestrompfad aus zwei in Kaskade geschalteten Transistoren, von denen einer direkt parallel zur Batterie und der andere an die Einrichtung zum Erzeugen des ersten Kontrollsignals angeschlossen ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele und Schaubilder näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Ausführung s form der Batterieladeschaltung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Änderungen der Batterie-Klemmenspannung und des mittleren Ladestromes bei einer Schaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs von pulsierender Gleichspannung und Batterie-Klemmenspannung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Lade- und Entladestrom zu der pulsierenden Gleichspannung gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaubild mit stark gedehnter Zeitbasis zur Darstellung der Änderung der Batterieklemmenspannung während eines Entladestrom-Impulses;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Batterieklemmenspannung während eines Entladestrom-Impulses, bezogen auf eine gedehnte Zeitbasis; und

Fig. 7 ein schematisches Schaltbild einer alternativen Ausführungsform, der erfindungsgemäßen Ladeschaltung.

In der weitaus größten Zahl von Anwendungsfallen von Batterien oder anderen nachladbaren elektrochemischen Energiequellen ist es erwünscht, die Batterien bzw. Energiequellen in der kürzestmöglichen Zeit wiederaufzuladen. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ladeschaltung, mit der derartige Batterien o. dgl., insbesondere Batterien mit einer oder mehreren Zellen, in einem sehr kurzen Zeitraum von beispielsweise unter fünfzehn Minuten aufgeladen werden können, ohne daß die Batterietemperatu^ dadurch mehr als unwesentlich ansteigt.

Die Schaltung^dCent zum Aufladen einer Batterie 1 und enthält ein* Stromquelle 2 zur Abgabe von Gleichetromimpulserf, einen zwischen die Stromquelle 2 und die Bat-

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terie 1 geschalteter, ersten gesteuerten Schalter 3 sowie einen über die Batterieklemmen geschalteten zweiten gesteuerten Schalter 4. Die Schaltung besitzt weiterhin eine Abtasteinrichtung 5, die auf eine an den Klemmen der Batterie liegende vorwählbare Spannung anspricht und den Betrieb des Schalters 4 steuert, um die Batterie 1 während der Ladeimpulse selektiv zu entladen.

Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die aufzuladende Batterie aus zehn gasdichten NC-Zellen (sub- C) besteht. Es sei an dieser Stelle jedoch generell darauf- ψ hingewiesen, daß die Erfindung keineswegs auf das Nachladen von NC-Batterien oder nur zum Nachladen von genau zehn Zellen geeignet ist. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lassen sich beliebige Zahlen von Zellen aufladen sowie jede Art von nachladbaren elektrochemischen Energiequellen.

Zur Erläuterung sei angenommen, daß es sich bei der sub C NC-Zelle um eine solche handelt, wie sie in der Batterie vom Typ 41 BOO1KDO6 enthalten ist, die von der Firma General Electric Company auf den Markt gebracht wird und eine nominelle Klemmenspannung von 1,2 Volt pro Zelle sowie eine Nennkapazität von einer Ah hat, " wenn sie mit 100 mA zehn Stunden lang auf eine Endspannung entladen wird. Der Hersteller empfiehlt, daß diese Zelle über eine Zeitdauer von sechzehn Stunden mit 100 mA wieder aufgeladen wird. Dieser Zeitraum ist viel zu groß, da eine solche Zelle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in erheblich verkürzter Zeit sowie mit nur vernachlässigbarem Temperaturanstieg nachgeladen werden kann.

In der nachstehenden Beschreibung wird mit C der Strom in Ampere bezeichnet, mit dem eine Zelle zum Festlegen ihrer Werte über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg auf ' 90 9884/12-6 2

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eine bestimmte Endspannung entladen wurde, wobei die Zeitspanne üblicherweise eine Stunde oder zehn Stunden lang ist. Bei dem oben erwähnten Beispiel hat die Zelle also einen C-Wert von einem Ampere; denn mit diesem Wert wird die vorgegebene Endspannung in einer Stunde erreicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft zum Nachladen von Zellen auf mindestens ihre Nennkapazität in weniger als fünfzehn Minuten verwenden, und das Verfahren ist bereits verwendet worden, um eine solche Zelle auf ihre Nennkapazität in etwa sechs Minuten aufzuladen.

Die Klemmenspannung einer aus zehn sub C Zellen bestehenden Batterie und der dieser Batterie gemäß der Erfindung zugeführte Ladestrom sind der graphischen Darstellung der Fig. 2 zu entnehmen. Zu Erläuterungszwecken wird angenommen, daß die aufzuladende Batterie zunächst auf eine Endspannung von etwa 6 Volt entladen wurde, und daß es sich hierbei um die Klemmenspannung der Batterie bei Ladungsbeginn handelt. Der Zeitpunkt des Ladebeginns ist in Fig. 2 mit T. bezeichnet. Zum Zeitpunkt T^ wird ein Ladestrom an die Batterie gegeben, der größer ist als der nominelle C-Wert der Batterie,und zwar in diesem Fall etwa dem siebenfachen C-Wert entspricht. Durch das Anlegen des Ladestromes an die Batterieklemmen steigt die durch die Kurve 40 repräsentierte Klemmenspannung sehr schnell von 6 auf etwa 14 Volt an. Anschließend ^tX3 tendiert die Klemmenspannung dazu, bei etwa 15 Volt ste-CD henzubleiben, auch bei fortgesetzter Zuführung von La-

co destromimpulsen. Während des schnellen Anstieges der ^ Batterieklemmenspannung auf den 14-Volt-Punkt findet ei-—' ne entsprechende Verringerung des Ladestromes auf einen cn mittleren Wert von etwa 5 Ampere statt.

Der Ladestrom wird der Batterie in Impuls-Fora zugeführt,

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und diese Impulse können von einem pulsierenden Gleichstrom gebildet werden, der am Ausgang eines an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Gleichrichters abzunehmen ist. Die resultierenden Zusammenhänge zwischen Ladestromimpulsen und der pulsierenden Gleichspannung sind in den Fig. 3 und 4 gezeigt, die beide dieselbe Zeitbasis haben. Der Ladestrom fließt durch die Batterie, sobald die pulsierende Gleichspannung aus der Stromquelle die Batterieklemmenspannung übersteigt, die in dem Schaubild der Fig. 3 etwa 15 Volt beträgt.

^ Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die pulsierende Gleichspannung bei fehlender Last einen Spitzenwert von etwa 2C Volt hat, wie es bei einer Betrachtung der Spannungskurve 20 in Fig. 3 zu erkennen ist, so daß der Ladestrom während etwa der halben Zeitdauer · eines jeden von der Stromquelle kommenden Gleichspan— nungsimpulses fließt. Betrachtet man beispielsweise das (in den USA übliche) 110-Volt-Netz mit einer Netzfrequenz von 60 Hz, so folgt, daß der Ladestrom während einer Zeitdauer von etwa 4 Millisekunden fließt, während der Gleichspannungsimpuls eine Gesamtdauer von 8,3 Millisekunden hat.

k Während der Entladestrom nach der Lehre der Parallelanmeldung P 19 22 385.1 vom 2. Mai 1969 eine Zeitdauer hatte, die größer war als die Dauer eines Eingangsimpulses von der Stromquelle, hat es si ei. gezeigt, daß ein Entladeimpuls mit einer kürzeren Zeitdauer bestimmte

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_o Vorteile hat. Insbesondere hat sich herausgestellt, daß die Batterie v.-ährer.d der Lädezeit kühler bleibt und im -^ wesentlichen vollständig innerhalb kürzerer Zeit aufge- ^. laden werden kann. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß ^ insbesondere Batterien mit zehn sub C Zellen einer Kennel kapazität von 1 Ah bzw. 3.600 Ampere-Sekunden auf den

vollen N'-...nwe?t von 3.600 Ampere-Sekunden in weniger als

acht Minuten aufgeladen werden können.

Im Falle der erwähnten aus zehn sub C Zellen bestehenden Batterie hat es sich gezeigt, daß die Batterieklemmenspannung während des Entladeimpulses derart variierte, daß eine hochfrequente Spannungsänderung der Klemmenspannungsänderung überlagert war. Die Frequenz der überlagerten Spannung lag bei etwa 0,4 MHz. Die Ursache für diese hochfrequente Spannungskcmponente ist nicht bekannt, es besteht jedoch eine Hypothese, daß irgendeine Art von Resonnanz in der Batterie vorliegt. Um die Hochfrequenzkomponente und die mögliche Resonnanz auszunutzen, wurde die Länge des Entladeimpulses vorzugsweise auf etwa zwei MikroSekunden eingestellt,, gleichbedeutend also mit der Periodendauer der 0,4 MHz Komponente.

Bei Anwendung von Entladeimpulsen mit einer Dauer von 2 Mikrosekunden hat es sich gezeigt, daß die Batterie verhältnismäßig kühl bleibt. So hat sich die Batterietemperatur während einer vollen Nachladeperiode nur zwischen etwa 3 bis 8° C erhöht. Hinzu kommt, daß sich gezeigt hat, daß der Mittelwert des Entladeimpulses erheblich kleiner sein kann als der Mittelwert der Entladeimpulse bei den Verfahren nach den oben erwähnten Parallelanmeldungen.

Bei der erwähnten Entladestrom-Impulsdauer von nur zwei Mikrosekunden braucht der Ladestrom nicht unterbrochen £f? zu werden, da die Entladeimpulse zwischen die Ladeimpul- <° se eingefügt werden können. Dies ist in der Mitte der co

co Fig. 4 dargestellt, wo unmittelbar auf einen positiven \ Stromstoß ein Entladestromimpuls folgt. Im Gegensatz zu ^ der dargestellten Ausführung kann es in anderen Fällen cn vorteilhaft sein, zwischen Ende eines Lade- und Beginn eines Entladeimpulses eine Ruhezeit einzuschalten, und

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es ist mit Vorteil ebenso möglich, den Entladeimpuls teilweise oder völlig an das Ende der Zwischenperiode zwischen zwei Ladeimpulsen zu schieben, so daß nur eine kurze Ruhezeit bis zum Beginn des nächsten Ladeim— pulses vorhanden ist.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Batterieladegerät zum Schnelladen von Batterien aus mehreren Zellen. Wie schon erwähnt, wird die aufzuladende Batterie 1 an eine Stromquelle 2 über einen steuerbaren Schalter 3 angeschlossen. Die Stromquelle 2, die eine pulsierende Gleichspan-

fe nung zum Aufladen der Batterie 1 abgibt, kann beliebig

aufgebaut sein, sofern sie nur den nötigen Ladestrom aufbringt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Stromquelle 2 einen Vollweg-Gleichrichter, bestehend aus Dioden 7 und 8, die an die gegenüberliegen- ■ den Enden der Sekundärwicklung 9 eines Transformators 10 gelegt sind. Die Primärwicklung 11 des Transformators 10 liegt an einer Wechselspannungsquelle 12. Die Wechselspannungsquelle 12 ist vorzugsweise das übliche Wechselspannungsnetz mit einer Frequenz von beispielsweise 60 Hz. Bei einem 60-Hz-Netz und Vollweg-Gleichrichtung hat die am Ausgang der Stromquelle 2 abzugreifende Spannung die in Fig. 3 gezeigte Form bei einer Wiederholtre-

ψ quenz von etwa 8,3 Millisekunden.

Die pulsierende Gleichspannung wird über den steuerbaren Schalter 3 geleitet, der einen gesteuerten Siliciumgleichrichter 13 enthält. Zwischen Anode und Steuerelek- ^ trode des Gleichrichters 13 ist ein Widerstand 14 und ^ zwischen die Steuerelektrode und die Kathode ein Wideroo

oo stand 15 geschaltet. Sobald die Ausgangsspannung der ^ Stromquelle 2 die Klemmenspannung der Batterie 1 tiber-—' steigt, wird der Gleichrichter 13 aufgesteuert, da ein σ> Strom durch die Widerstände 14, 15 fließt und die Steuerelektrode mit der notwendigen Steuer spannung versorgt.

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Darauf fließt der Ladestrom durch den Gleichrichter 13 in die Batterie 1 solange, wie die Ausgangsspannung der Stromquelle 2 die Klemmenspannung der Batterie 1 übersteigt. Die Verbindung zwischen der Stromquelle 2 und der Batterie 3 ist dauernd betriebsbereit.

In dem gezeigten AusfUhrungsbeispiel hat die an der Hälfte der mittig angezapften Sekundärwicklung 9 des Transformators 10 abgegriffene Ausgangsspannung einen Spitzenwert von 20 Volt. Die der Batterie 1 zugeführte Spannung steigt jedoch nicht auf den Spitzenwert von 20 Volt an, sondern wird vielmehr von der parallel sum Transformator geschalteten und als Kondensator wirkenden Batterie 1 sowie von der Impedanz der Stromquelle, durch die der Ladestrom fließt, niedrig gehalten. Die unbelastete Ausgangsspannung an der Sekundärwicklung des Transformators mit einem Spitzenwert von 20 Volt wird durch die Kurve 20 in Fig. 3 repräsentiert. Die Kurve 45 in Fig. 3 stellt demgegenüber die Sekundärspannung mit einer als Last wirkenden Batterie dar. Wenn die Batterieklemmenspannung etwa 15 Volt beträgt, zeigt sich, daß der Spannungsabfall in der Batterie auf Grund *on deren Innenwiderstand etwa 0,8 Volt beträgt, so daß die Spannung um etwa 0,8 Volt über die Batterie-Ruhespannung ansteigt, das heißt über die Batterieklemmenspannung ohne fließenden Lade- bzw. Entladestrom. Der Spannungsanstieg hängt, vom Zustand der Batterie ab, wobei ein verhältnismäßig starker Anstieg stattfindet, wenn die aufgeladene Batterie einen höheren Innenwiderstand hat.

ο Der Innenwiderstand ist im allgemeinen ein Anzeichen für C₃ den Zustand der Batterie, wobei höhere Innenwiderstände ^ den schlechteren Batterien zugeordnet sind.

,vj Sobald der Ladestrom zu fließen beginnt, steigt die Klem- ^ menspannung der Batterie 1 schnell von dem unmittelbar auf die Entladung festgestellten Wert, im vorliegenden

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Fall also von 6 Volt aus an. Die Klemmenspannung der Batterie wird schnell auf etwa 14 Volt ansteigen und sich dann auf etwa 15 Volt einspielen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung, wird die Batterie intermittierend aufgeladen, wodurch ihre Aufladbar— keit erhöht wird. Dadurch, daß die kurzen Entladeimpulse zwischen die Ladestromimpulse geschachtelt werden, ändert sich die Batterietemperatur während der Aufladung nur wenig, nämlich nur um etwa 3 bis 8° C.

Die Batterie wird über einen Entladestrompfad entladen, der von dem gesteuerten Schalter 4 gebildet wird. Dieser Schalter ist vorzugsweise ein Leistungstransistor, dessen Emitter-Kollektorpfad parallel zur Batterie geschaltet ist und der von der spannungsempfIndlichen Abtasteinrichtung 5 gesteuert wird. Die Abtasteinrichtung 5 wirkt ähnlich wie ein Kipp-Generator und spricht auf das Vorhandensein eines vorgewählten Spannungspegel* an den Klemmen der Batterie 1 an. Die Abtasteinrichtung 5 könnte aber mit Vorteil auch auf irgend eine andere Funktion der Batterie ansprechen, beispielsweise auf die Batterietemperatur oder ihren Innendruck. Die Abtasteinrichtung 5 enthält einen Spannungsteiler, der paral-IeI zur Batterie 1 geschaltet ist und aus in Reihe liegenden Widerständen 16, 17, 18 und einer Induktivität 19 besteht. Die Abtasteinrichtung 5 besitzt weiterhin als Zeitglied einen Kondensator 21 sowie einen gesteuerten Siliciumgleichrichter 22, in dessen Anoden-Kathoden-Pfad ein strombegrenzender Widerstand 23 geschaltet ist.

Das Erscheinen des ersten Entladeimpulses beim Schließen des Schalters 4, der in dem gezeigten Beispiel von einem

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.Leistungstransistor gebildet 1st, sowie alle darauffolgenden Entladeimpulse werden primär von der RC-Zeitkonstante der Abtasteinrichtung 5 bestimmt, die ihrerseits wiederum wesentlich von der Kapazität des Kondensators 21 und dem Widerstand von Induktivität 19 und Widerstand 16 abhängt. Wenn die Ladung des Kondensators 21 zunimmt, nimmt auch die Spannung an der Steuerelektrode des SiI-lictumgleichrichters 22, das heißt am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 17 und 18 zu. Sobald die Spannungen der Steuerelektrode einen gegenüber der Kathode des Gleichrichters 22 zum Aufsteuern ausreichend großen Wert erreicht, wird ein Strom sowohl von der Pluekleswe der Batterie 1 als auch vom Kondensator 21 durch den Anoden-Kathoden-Pfad des Gleichrichters 22 zur Basis des Transistors 4 fließen und diesen leitend steuern. Hierdurch wird also der Entladestrompfad für die Batterie 1 durchgeschaltet. Sobald der Gleichrichter 22 leitet, entlädt sich der Kondensator 21 und gibt einen starken Basisstrom für den Betrieb des Transistors 4 über den Gleichrichter 22 ab, wodurch der Transistor 4 in einem Bereich arbeitet, in dem er einen geringen Innenwiderstand im Entladestromkreis für die Batterie hat. Darauf bilden der Widerstand 23, der parallel zu diesem liegende Widerstand des Transistors 4 sowie die Kapazität des Kondensators 21 das Maß für die Dauer des Entladeimpulses durch Festlegung der Zeitdauer, während der der Transistor 4 auf gesteuert bleibt. Bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel war die Impulsdauer auf etwa 2 MikroSekunden eingestellt.

° Die Wiederholfrequenz der Entladeimpulse, die durch die co Zeitkonstante der Abtasteinrichtung 5 festgelegt wird,

4>. ist etwa 1 Hz bei Ladungsbeginn, sie nimmt zu Mit fort- ^ laufender Aufladung. Diese Wiederholfrequenz ist in r° den Kurven der Fig. 2 nicht zu erkennen, weil in dieser to Darstellung die Zeitbasis zu wenig gedehnt ist*

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dings ist das Hinzufügen der Entladeimpulse mit dem daraus resultierenden Absinken der Klemmenspannung durch die den Spannungsverlauf an den Klemmen darstellende Kurve 40 erläutert. Die Klemmenspannung der Batterie nimmt im Falle einer verhältnismäßig guten, aus zehn Zellen bestehenden Batterie um etwa 5 Volt während der ersten Zeit des Ladens und um etwa 4 Volt gegen Ende der Ladezeit ab, wie es durch die gestrichelte Linie 50 in Fig. 2 angedeutet ist.

Das Aufsteuern des Transistors 4 muß zeitlich exakt ab-™ gestimmt werden, um zu verhindern, daß der Entladepfad

wirksam ist, während der Siliciumgleichrichter 13 sich in seiner aufgesteuerten Stellung befindet und der Batterie einen Ladestrom zuführt; denn hierdurch würde die Sekundärwicklung des Transformators 10 kurzgeschlossen und könnte leicht beschädigt werden. Aus diesem Grund ist im vorliegenden Fall die Induktivität 19 zwischen die Stromquelle 2 und die Batterie 1 sowie außerdem zwischen die Steuerelektrode und die Kathode des Gleichrichters 22 gelegt, um diesen während der Ladestromimpulse aufzusteuern.

k Während die Ausgangsspannung an der Sekundärwicklung 9

des Transformators 10 abnimmt und sich der Klemmenspannung der Batterie nähert, wird die leitende Diode 7 oder 8 sperren. Hierbei handelt es sich um ein apruptes Sperren, das stattfindet, während die Induktivität 19 noch Strom leitet. Als Ergebnis hiervon wird an der Induktion vität 19 immer dann, wenn eine der Dioden 7 oder β bzw. co
co der Gleichrichter 13 sperren, ein Nadelimpuls erzeugt.

^ Da die Spannung zwischen der Steuerelektrode und der \ Kathode des Siliciumgleichrichters 22 sich dem Schwellro wert nähert, reicht ein an der Induktivität 19 entstehen- ^ der Nadelimpuls aus, den Gleichrichter 22 leitend zu steuern. Die Ladung des Kondensators 21 nähert sich auf

einer Exponentialkurve der Klemmenspannung der Batterie. Diese Spannung variiert - wie oben erwähnt - zwischen der Ruhespannung (es fließt kein Strom) und der höher liegenden Ladespannung (solange ein Ladestrom fließt). Um zu verhindern, daß der zum Aufsteuern des Gleichrichters 22 benötigte Spannungspegel während der Ladestromimpulse erreicht wird, ist die Induktivität 19 so ausgelegt, daß ihr ohmscher Widerstand gleich oder größer als der Innenwiderstand der geladenen Batterie ist. Dadurch, daß die Steuerelektrode und die Kathode des Gleichrichters 22 an gegenüberliegenden Enden der Induktivität 19 liegen, wird der Spannungsabfall an der Induktivität von der Klemmenspannung subtrahiert, so daß die Spannung zwischen Steuerelektrode und Kathode dann gleich oder geringer ist als die Spannung in Abwesenheit eines Ladestromes. Die Steuerelektrode merkt sozusagen den Unterschied zwischen einem Teil der Spannung am Kondensator 21 und dem Spannungsabfall an der Induktivität 19, so daß der Gleichrichter 22 während des Fließens von Ladestrom nicht „ufo-- -teuert werden kann. Bei Abwesenheit von Lac£„.rom liegen an der Steuerelektrode ein Teil der Spannung des Kondensators 21 und ein Teil der Spannung des von der Induktivität 19 erzeugten Nadelimpulses. Auf diese Weise wird der Entladeimpuls nahezu unmittelbar nach Ende des Ladeimpulses erzeugt. Sofern es jedoch erwünscht ist, den Beginn des Entladeimpulses gegenüber der Beendigung eines Ladein'pulses zu verzögern, das heißt also eine Ruhepause zwischen Entlade- und Ladeimpulse zu schalten, kann

_o das Aufsteuern des Gleichrichters 22 und des Tran-

"? sistors 4 verzögert werden. In jedem Fall hat der Entladeimpuls eine vorgegebene Zeitdauer, die geringer ist ^. als das Intervall zwischen zwei Ladeimpulsen, so .daß ^₀ der Ladestrom nicht unterbrochen wird, sondern immer ^ dann fließen kann, wenn die Ausgangsspannung der Stromquelle 2 die Batterieklemmenspannung Obersteigt. Die

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Entladeimpulse erscheinen etwa einmal pro Sekunde mit entsprechend der fortschreitenden Ladung und der sich erhöhenden Batterieklemmenspannung zunehmender Wiederholfrequenz. Diese Wiederholfrequenz läßt sich durch Ändern der Zeitkonstanten in der Abtasteinrichtung 5 variieren.

Wenn es erwünscht ist, die Batterie in einer verhältnismäßig kürzeren Zeitdauer gegenüber den in Fig. 2 gezeigten vierzehn Minuten aufzuladen, kann der Ladestrom erhöht werden. Dies resultiert selbstverständlich in einein schnelleren Anstieg der Batterieklemmenspannung, so daß die Entladeimpulse häufiger auftreten. Au· zehn sub C NC-Zellen bestehende Batterien sind auf ihre Nennkapazität bereits in weniger als acht Minuten durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nebst der Ladeschaltung aufgeladen worden.

Es ist in jedem Fall erwünscht, die Aufladung zu beenden, sobald die Batterie ihre Nennkapazität bew. ihre maximale Ladung erreicht hat. Es hat sich gezeigt, daß die Batterieklemmenspannung beim Annähern an den Lade-Endzustand schnell ansteigt. Dieser schnelle Anstieg ist eine sehr verläßliche Anzeige des Lade-Endzustandes der Batterie, wo hingegen die Batterietemperatur generell nicht als gute Anzeige verwendet werden kann, da sie bei Anwendung der vorliegenden Erfindung während des Ladevorganges keinen großen Anstieg verzeichnet. Bei aus zehn sub C Zellen bestehenden Batterien und An_o wendung der vorliegenden Erfindung findet ein schneller ^fO Spannungsanstieg von etwa 15,8 auf 17 Volt innerhalb oo von etwa einer Minute statt. Diese Anstiegszeit hingt

^ primär von der Größe des Ladestromes ab. Für die zehn-

~^ seilige Batterie des beschriebenen Beispiels wurde d«a- ⁰^ gemäß eine Eciterieklemmenspannung von «twa 16,3 Volt als Anzeige Ufur ausgewählt, daß die Ladezeit mit ho-

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hen Ladegeschwindigkeiten beendet werden soll. Die erwähnte Spannung wurde ausgewählt, um die Auswirkung von übermäßiger Erwärmung zu vermeiden, die bei dieser Art von Zellen oberhalb von 17 Volt auftritt.

Um das Laden zu beenden, ist ein spannungsempfindlicher Schalter 24 vorgesehen, der von einem gesteuerten Siliciumgleichrichter gebildet ist und in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand 25 an der Steuerelektrode des Gleichrichters 13 liegt. Die Steuerelektrode des Schalters 24 ist an einen Spannungsteiler angeschlossen, der aus in Reihe geschalteten Widerständen 26, 27 und einer Zenerdiode 29 besteht; dieser Spannungsteiler ist parallel zu der aus Batterie 1 und Induktivität 19 bestehenden Serienschaltung geschaltet. Die Kathode des Schalters 24 liegt an der Minusklemme der Batterie ' 1, das heißt an dem Verwendungspunkt zwischen Induktivität 19 und Batterie 1. Durch diese Schaltung und durch Verwendung eines ausreichenden Widerstandswertes im Ladestrompfad, wobei dieser Widerstand in dem Beispiel gemäß Fig. 1 von dem ohmsehen Widerstand der Induktivität 19 gebildet wird, wird der den Schalter 24 aufweisende Lade-Endschalter nur während der ladestrom— freien Intervalle getriggert, so-daß der Endschalter nur auf die Ruhespannung der Batterie anspricht, die eine wirksame Anzeige für den Ladezustand ist.

Wenn der schnelle Anstieg der Ruhespannung an der Batterie bei der Annäherung an den voll aufgeladenen Zustand stattfindet und. die vorgegebene Klemmenspannung erreicht wird, wird der Schalter bzw» Gleichrichter 24 aufgesteuert und leitet den Steuerstrom für den Gleichrichter 13 ab* Hierdurch wird verhindert, daß der Gleichrichter 13 leitet, während der Gleichrichter 24 leitet, so daß die Schnelladung beendet wird.

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Es hat sich gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, die Impedanz der Induktivität 19 gleich der Innenimpedanz einer guten Batterie zu machen. Auf diese Weise hat die Schaltung eine eingebaute Sicherheitseinrichtung: Eine schlechte Batterie hat eine höhere Innenimpedanz und neigt daher dazu, beim Aufladen stärker aufzuheizen. Wenn für die Endabschaltung dieselbe Triggerspannung für den Gleichrichter 24 gevählt würde, könnte es geschehen, daß eine schlechte Batterie schon vor Erreichen dieser Spannung übermäßig stark erhitzt wird» Wegen der höheren Innenimpedanz wird die Batterieklemmenspannung jedoch den Spannungsabfall an der Induktivität 19 übersteigen und der Gleichrichter 24 auf diese höhere Spannung ansprechen. Das bedeutet also, daß der Schalter 24 eher anspricht und den Ladevorgang vor Beschädidung der Batterie beendet.

In einigen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, nach Beendigung der Schnelladung eine mit geringem Strom arbeitende Nachladung vorzusehen. Hierzu wird die Diode 13 durch einen verhältnismäßig hochohmigen Pfad überbrückt, so daß ein verringerter Strom in die Batterie fließt, wenn die Diode 13 sperrt. Diese relativ hochohmige Brücke kann als alleiniges oder zusätzliches Element eine Glühlampe 28 enthalten, die heller brennt, sobald der wesentliche Teil des Ladestroms über die Brücke anstelle durch die Diode fließt; hierdurch wird eine visuelle Anzeige für die Beendigung der Schnelladung ermöglicht.

Der geringe Strom der Nachladung betrug in dem erwähnten Ausführungsbeispiel etwa 140 Milliampere, der durch die aus der Parallelschaltung von Glühlampe 28 und Reihenwiderständen 14, 15 gebildete Brücke floß. Von diesen

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140 Milliampere gelangen etwa 100 Milliampere zur Batterie, um diese leicht nachzuladen. 0er restliche Strom fließt über die beiden aus Zenerdiode 29 sowie Widerstünden 26 und 27 einerseits und Widerstünden 16, 17 und 18 andererseits bestehenden Spannungsteiler ab. Der Strom durch die Überbrückungswiderstände 14, 15 der Diode 13 dient als Haltestrom für die Diode 24, um die Nachladung solange wie gewünscht fortzuführen.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung hat einen bestimmten Grad von Temperaturkompensation, um ein zu frühes Abschalten bei Aufheizung der Schaltungselemente zu verhindern. Normalerweise wird die Diode 24 mit zunehmender Temperatur schon bei kleineren Steuerströmen leitend, weil sich die Empfindlichkeit an der Steuerelektrode erhöht. Als Ergebnis könnte also die Abschaltautomatik ' schon arbeiten, bevor die Batterie ihren gewünschten Ladungszustand erreicht hato Die Zenerdiode 29 hat dagegen einen positiven Temperaturko-sffizienten, so daß der Spannungsabfall an der Diode mit zunehmender' Teu^sS— ratur zunimmt. Dieser sich erhöhende Spannungsabfall verringert die der Diode 24 zugeführte Spannung und kompensiert somit die erhöhte Empfindlichkeit der Steuerelektrode.

Diese erhöhte Empfindlichkeit der Diode 24 bei zunehmender Temperatur kann im übrigen mit Vorteil dazu benutzt werden, die Batterie vor erhöhten Temperaturen auf Grund von Überladung zu schützen. Hierzu kann die Diode 24 thermisch in Kontakt mit der aufzuladenden Batterie gebracht werden, so daß jede erhöhte Temperatur abgetastet wird und die Diode 24 zu einem entsprechend früheren Sperren bringt. Zwischen Steuerelektrode und Kathode der Diode 24 ist im übrigen ein Kondensator 30 geschaltet, der zum Schutz von auf der Lad«leitung vor-

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handenen Spannungsimpulsen dient.

Eine alternative Ausführungsform einer Ladeschaltung, die verschiedene Vorteile gegenüber der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Schaltung hat, ist in Fig. 7 gezeigt. In beiden Schaltungen verwendete identische Bauteile haben dieselben Bezugszeichen·

Bei der Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung war angenommen, daß eine aus sehn Zellen bestehende Batterie aufgeladen werden sollte. Zum Aufladen einer Batterie mit einer hiervon abweichenden Anzahl von Zellen hat die Zenerdiode in der Abschaltautomatik von der für die zehnzeilige Batterie verwendeten Diode 29 (Fig. 1) abweichende Daten. Entsprechend geändert wird auch der ohmsche Widerstand der Induktivität 19, um eine Angleichung an die abweichende Innenimpedanz der jeweils anderen Batterie zu ermöglichen. Um die Verwendbarkeit der in Fig. 1 gezeigten Schaltung zum Aufladen verschiedenster Batterien zu ermöglichen, werden mehrere Zenerdioden vorgesehen, die die verschiedensten Daten haben und mit einem mehrpoligen Schalter entweder an die Oberseite des Widerstandes 26 oder an die Kathode der Diode 13 gelegt werden können. Entsprechend läßt sich auch der Widerstand der Induktivität 19 variieren, um ihn an die jeweilig aufzuladende Batterie anpassen zu können.

In der Schaltung gemäß Fig. 7 sind zwei in Kaskade angeordnete Transistoren 500 und 51 parallel zur Batterie 1 geschaltet. Die Kaskadenanordnung der Transistoren gemäß Fig. 7 stellt eine Verbesserung gegenüber dem einzelnen Transistor 4 der Fig. 1 dadurch dar, daß der PNP-Transistor 50C sehr schnell in die Sättigung gefahren wird; hierdurch ist es möglich, einen steileren Entladeimpuls für die Batterie 1 zu erzielen. Hinzu :■''.-■',- 909884/1262

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kommt, daß durch den Transistor 51 eine Verstärkung des Basisstromes des Transistors 500 stattfindet, so daß letzterer sein Sättigungsgebiet schneller erreicht und den Strom über die gesamte Grenzfläche der Schichten leitet, so daß für die Übertragung nicht nur begrenzte Bereiche verwendet werden, die zu einer übermäßigen Belastung des Transistors führen könnten·

In der Schaltung gemäß Fig* 7 wird ein Spitzenentladestrom zwischen 150 und 200 Ampere während einer Dauer von etwa einer Mikrosekunde als besonders vorteilhaft beim Laden einer aus vier Zellen bestehenden Batterie verwendet. Diese Entladeimpulse erscheinen etwa achtmal pro Sekunde während des anfänglichen LadeZeitraumes. Die Zahl erhöht sich auf ungefähr elf pro Sekunde bei Annäherung der Batterie an ihren vollen Zustand«

Beim Laden einer aus vier Zellen bestehenden Batterie liegt die normale Ruhespannung zwischen β und 6,2 VoIt₁ wenn das erfindungsgemäße Verfahren mit der zugehörigen Schaltung verwendet wird« Nimmt man also an, daß; zum Laden einer aus vier Zellen bestehenden Batterie die in Fig. Ί gezeigte Schaltung verwendet werden soll, w4rd.eine Zenerdiode 52 mit einer Zenerspannung.von etwa. 5 V/olt yeryiend.et,, Is hat sieh alierdjtngs gezeigt, daß 5;-Völt-Zenerdio;den einen Temperaturkeieffizienten von im wesentlichen Null haben, so daß die bei der Schaltung geroSfi Fig. 1 vorhandene fenvperaturkompensation im vorliegenden Fall beim Laden einer vierzelligen Batterie nicht gegeben ist. lim aber die seh,r ervrfjnschte Temperaturkompensation zu erreichen, wird eine aus. ei-, n,en* Thermistor 53 und einem kleinen Widerstand 5,4 hm* stehende Reihenschaltung in die Zuleitung zur Steuerelektrode der Vier-Schicht-Diode 24 geleft« ©ei zunehmender Temperatur der Bauteile in der Schaltung uiut insbesondere bei zunehmender Temperatur der iipd» 24 9QS8S4/1282

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nimmt deren Steuerempfindlichkeit zu, so daß sie zu früh leiten könnte. Durch Verwendung des Thermistors 53 gemäß Fig. 7 führt ein Temperaturanstieg der Bauteile zu einer Abnahme des Widerstandes des Thermistors 53, so daß die Steuerelektrode der Diode 24 ein kleineres Steuersignal enthält, wodurch ihre erhöhte Emp-^ findlichkeit kompensiert und sichergestellt wird, daß die Diode zu der gewünschten und notwendigen Zelt sperrt.

Ergänzend ist es erwünscht zu verhindern, daß durch beim Anschalten des Gerätes bzw. Anklemmen der Batterie entstehende Spannungsimpulse die Vier-Schicht-Diode 24 aufgesteuert wird und verhindert, daß der gewünschte hohe Ladestrom fließen kann. Aus diesem Grund ist zwischen die Kathode und die Anode des Thyrestors 24 ein Schalter 5M gelegt, der für einen kurzen Zeitraum geschlossen werden kann, nachdem die Batterie angeschlossen und die Ladevorrichtung eingeschaltet worden ist, um Impulse abzuleiten und die Stromleitung durch die ßiode 24 zu verhindern. Anschließend W/ird der Schalter 58 wieder geöffnet, vorauf die Sehrielladung beginnt, wobei Kon·- eteRiataren 57 und 59 fto.C;h auf der Ladeleitung; entstehen·»- de Impulse ableiten·«

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Claims (1)

1. ANSPRÜCHE

   Verfahren zum Schnelladen von Batterien, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterie (1) über eine kontinuierlich arbeitende elektrische Verbindung Gleichstromimpulse zugeführt werden; daß in Abhängigkeit von einer Batteriefunktion und/oder einem Batteriezustand ein erstes Kontrollsignal sowie in Abhängigkeit von der Beendigung eines der der Batterie zugeführten Gleichstromimpulse ein zweites Kontrollsignal erzeugt wird, das mit dem ersten Kontrollsignal ein zusammengesetztes Signal bildet, das die elektrische Zuschaltung eines Entladestrompfades für die Batterie während des Zeitraumes zwischen zwei aufeinanderfolgenden, der Batterie zugeführten Gleichstromimpulsen steuert.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltdauer des die Batterie (1) überbrückenden Entladestrompfades auf eine Dauer begrenzt wird, die gleich oder kleiner ist als die Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gleichstromimpulsen.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie aufeinanderfolgenden Lade— und Entladeintervallen ausgesetzt wird, die den Ladezustand der Batterie progressiv erhöhen; daß der Batterie (1) über eine kontinuierlich arbeitende elektrische Verbindung während des Ladeintervalles Gleichstromimpulse zugeführt werden; daß die Entladeintervalle durch Aufbau eines Entladestrompfades parallel zur Batterie zwischen den Ladeintervallen in Abhängigkeit von de« Steuersignal erzeugt werden, wobei dieses Steuersignal eine Funktion des Batteriezustandes und eine Funktion der Beendigung des der Batterie während des Ladeinter-

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   valles zugeführten Gleichstromimpulses ist; und daß jedes Entladeintervall auf einen Zeitraum begrenzt wird, der außerhalb der Zeiträume der Gleichetromim— pulse während der Ladeintervalle liegt.

   4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterie Ladestromimpulse von einer mittleren Stärke zugeführt werden, die über dem nominellen Ein-Stunden-Wert der Batteriezellen liegt; und daß die Batterie jeweils anschließend für eine Zeitdauer entladen wird, die geringer ist als

   fc die Dauer der Ladestromimpulse.

   5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Ladestrom zur Batterie nach Erreichen einer vorgewählten Batterie-" klemmenspannung unterbrochen wird.

   6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestromimpulse eine Wiederholfrequenz von 120 Hz haben.

   7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche¹·, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestromimpulse eine Wiederholfrequenz von IOC Hz haben.

   8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladestrom eine Impuls-Wiederholfrequenz hat, die mit zunehmendem Ladezustand der Batterie zunimmt.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederhol frequenz der Entladestromimpulse zunächst etwa ein Hz beträgt und mit zunehmender Ladung auf etwa 2 Hz zunimmt.

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   10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladedauer bzw. Lunge der Entladestr.omimpulse etwa 2 Mikrosekunden beträgt.

   11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Ladestrom etwa den fünffachen Wert des stündlichen nominellen Ladestromes der Batteriezellen hat·

   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Strom während der Entladung einen Spitzenwert von etwa ein- bis zweihundertmal den nominellen stündlichen Ladestrom der Batterien hat,

   13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom einen anfänglichen Mittelwert hat, der acht- bis zehnmal dem stündlichen nominellen Ladestrom der Batterien entspricht·

   14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom auf einen zwischen dem vier- und siebenfachen des stündlichen nominellen Ladestromes der Batteriezellen liegenden Wert abnimmt·

   15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruch·, dadurch, gekennzeichnet, daß die Wiederholfrequen* der Ladestromimpulse größer ist als die Wiederholfrequens der Entladestromimpulse.

   16· Batterieladeschaltung zur Ausführung des Verfahrene nach einem oder mehreren der vorausgehenden Anspruch·, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (2) zu« Abgeben von Gleichstromimpulsen über eine kontinuierlich arbei-

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   BAD ORlQINAt.

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   tende elektrische Verbindung (3) zu der aufzuladenden Batterie (1); durch einen Entladestrompfad mit einem Schalter (4) o. dgl. zum periodischen elektrischen Verbinden des Entladepfades mit der Batterie (1) ohne Unterbrechung der kontinuierlich arbeitenden elektrischen Verbindung (3) zwischen der Batterie und der Einrichtung (2); durch eine dem Schalter (4) o. dgl» zugeordnete erste Einrichtung (5) zum Erzeugen eines ersten Kontrollsignals in Abhängigkeit von einer Batteriefunktion sowie eine diesem zugeordnete zweite Einrichtung (19) zum Erzeugen eines zweiten Kontrollsignals in Ab-) hSngigkeit von der Beendigung des der Batterie zugeführten Gleiche trontimpulses, wobei die beiden Kontrollsignale zur Bildung eines zusammengesetzten Steuersignals zusammenwirken, das den Entladestrompfad während der Zeltdauer zwischen der Übertragung aufeinanderfolgender Gleichstromimpulse zur Batterie an diese schaltet.

   17. Schaltung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch •Ine Stromquelle (7, 8, 10; 3) zum Abgeben der Gleich« stroalmpulse an die Batterie 1, sobald der Spannungspag«l der Impuls* die KlejMienspannung der Batterie überschreitet; durch «ine Einrichtung (5) zum Erzeugen eine» ersten, einer ßatteriefunktion entsprechenden Si-" gnaii; durch #in« Einrichtung (19) »um Erzeugen eines »weiten Kontrollsignale In Abhängigkeit eines bestimmten Verhältnisses zwischen den Spannungepegel der Gleichstromlmpulae und der Batterieklencenspannung; durch eine auf die Kontrollsignale ansprechende E Inr leistung (4) zum Anschalten des Entladestrosepfades an die Batterie (1)5 und durch eine Steuerschaltung sumBegrenzen des Anschaltens des Entladestrompfades an dl· Batterie auf eine Zeitdauer, die außerhalb der Gleichstroi*- impulse liegt.-

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   BAD OfUGtNAL

   18. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zum Erzeugen des zweiten Kontrollsignals dieses Signal in Abhängigkeit von der Beendigung eines der Batterie zugeführten¹Stromimpulses abgibt.

   19. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5) zum Erzeugen des ersten Kontrollsignals eine Kapazität (21) als Zeit-Integrationsglied für einen Strom enthält, der der Batterieklemmenspannung zugeordnet ist.

   20. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zum Erzeuger, dos zweiten Kcntrollsignals einen Impuls abgibt, der in seiner'Polarität der Ladung der Kapazität (21) gleichgerichtet ist; und daß die Schalteinrichtung (4) für den Entladestrompfad in Abhängigkeit von einer Gesamtladung der Kapazität"(Γ1) betätigbar ist, die einen vorgegebenen Wert überschreitet und den die ursprüngliche Ladung vergrößernden Impuls enthält.

   Γ1. i.'ct.5l<-ur\g nach eir.ern der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gr>ker.nzf»ici^vnet, daß die Linrichtunc ?urr, Erzeuger, dov- zweiten Kor.trol lsignalE eine Induktivität (19) in Serie zu der Kapazität (21)" e-nthlltj und daß der,= = = Str^T.irr.f uls in" AbV.ähgig'ceit von der ·Beendigung. eT-'nes Ladestr rmiirpulses· an der Induktivität (19) entsteht. '

   ?Γ . "■ Schaltur.-g ' nach einem der verhergehenden Ansprüche"¹, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29, ...), die den von der" Stromquelle (D c. dgl. zur Öatterie (1) flitßeilvien Stron bei Erteichen einer vorgegebenen Batterieklcrrr.enspaiirung verringert. -'

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   23. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen einer pulsierenden Gleichstrom abgebenden Stromquelle (2) und der aufzuladenden Batterie (1) ein erster steuerbarer Schalter (3) liegt, der die Ledestromimpulse zur Batterie überträgt; daß die Anschlußklemmen der Batterie durch einen zweiten steuerbaren Schalter (4) überbrückt sind, zu dessen Steuerung eine Abtasteinrichtung (5) für die Klemmenspannung vorgesehen ist;

   daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der zweite gesteuerte Schalter (4) über die Steuerungseinrichtung ^ geschlossen wird, wenn von der Stromquelle (2.) kein Ladestrom kommt; und daß Mittel zum Geschlossenhalten des zweiten gesteuerten Schalters (4) für einen Zeitraum vorgesehen sind, der geringer ist als die Zeitdauer zwischen zwei Ladestromimpulsen.

   24. Schaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der erste gesteuerte Schalter (3) eine Vierschicht-Siliciurr.-Diode ist. -

   25. Schaltung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite gesteuerte Schalter (4) ein Leistungstransistor ist.

   > ■■■

   26. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29, ...) zum Unterbrechen der Ladestromzuführung durch Sperren des ersten gesteuerten Schalters (3) nach Erreichen einer vorgewählten Batterieklemjnenspannung.

   27. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem ersten gesteuerten Schalter (3) eine Einrichtung (28) geschaltet ist, die einer Nachladung der Batterie (1) dient und

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   'daß dem ersten-gesteuerten Schalter Cl) eine Einrichtung zugeordnet ist, die diesen in Abhängigkeit von dem Erreichen einer vorgewählten Batterieklemmenschaltung unterbricht und auf Nachladung umschaltet.

   28. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (19) in der Zuführungsleitung für den Ladestrom zu der Batterie (1) liegt. ■

   29. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungstransistor (4) zum Schalten eines Ladestromimpulses von 24 Ampere ausgelegt ist. ■

   30. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaskadenschaltung der Transistoren (500 und 51) für Entladestromstöße von 200 Ampere ausgelegt sind.

   31. Schaltung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Entladestromimpuls eine Dauer von etwa einer Mikrosekunde hat. '=."...

   32. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jedes Entlade— stromimpulses steuerbar ist.

   33. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (19) einen ohmschen Widerstand hat, der an der Induktivität einen Spannungsabfall erzeugt, welcher gleich oder größer ist als die erhöhte Klemmenspannung der Batterie bei files*· sendem Ladestrom.

   34. Schaltung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,

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   bad tß mm. ^

   daß der ohmsche Widerstand der Induktivität; (-19-) einen derartigen Wert hat, daß die Schaltspannung für die Diode (22) während des Fließens von Ladestrom unerreicht bleibt.

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