DE19533537A1 - Tiefentladung-Schutzschaltung für einen Akkumulator in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung - Google Patents

Tiefentladung-Schutzschaltung für einen Akkumulator in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tiefentladung-Schutzschaltung für einen Akkumulator in einer unterbre­ chungsfreien Stromversorgung, mit
  • - mindestens einem Verbraucher,
  • - einer Stromversorgung für den/die Verbraucher,
  • - einem Akkumulator,
  • - einem elektronischen Schalter zum Wechsel auf einen Ak­ kumulator-Spannungsversorgungsbetrieb,
  • - einer Spannungsüberwachung- und Steuerlogik mit einem Spannungsfühler,
  • - einem Akkumulator-Ladekreis mit einem Spannungsfühler und
  • - einem Optokoppler.
Zur Gewährleistung einer unterbrechungsfreien Stromversor­ gung für im Dauerbetrieb arbeitende Geräte (Verbraucher) werden üblicherweise wiederaufladbare Akkumulatoren be­ nutzt. Diese Akkumulatoren können nach einem Netzausfall jedoch auch nur eine begrenzte Zeit zur Energieversorgung verwendet werden, da andernfalls eine Tiefentladung des Akkumulators stattfindet, die den Akkumulator irreversibel schädigt, d. h. seine Lebensdauer und Speicherkapazität herabsetzt. Zwar kann eine Tiefentladung des Akkumulators verhindert werden, indem der Ladungszustand des Akkumula­ tors überprüft und bei Erreichen einer Tiefentladegrenze der/die Verbraucher von dem Akkumulator abgeschaltet wird/werden, jedoch ist dies nur ein kurzfristiger Schutz, da zum einen die Spannung des Akkumulators nach dem Ab­ trennen des Verbrauchers/der Verbraucher wieder ansteigt und somit ein Wiedereinschalten eintreten kann, und zum anderen der Spannungsfühler des Tiefentladung-Meßkreises und der Spannungsfühler des Ladekreises sowie evtl. weite­ re Überwachungsleitungen (wie z. B. Meß-, Fühler-, Test-, Prüf- und Sensor-Leitungen) noch mit dem Akkumulator ver­ bunden sind und diesen somit belasten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Tiefentladung-Schutzschaltung für einen Akkumulator in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung zur Verfügung zu stellen, mit der ein lang andauernder, effektiver Schutz vor Tiefentladung des Akkumulators zur Verfügung gestellt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Optokoppler als Koppelelement zwischen dem Tiefentladung-Meß­ kreis und dem Akkumulator-Ladekreis einerseits und dem Verbraucherkreis andererseits derart angeordnet ist, daß der Eingang des Optokopplers mit dem Verbraucherkreis und sein Ausgang mit dem Tiefentladung-Meßkreis und Akkumula­ tor-Ladekreis verbunden ist, und evtl. vorhandene weitere Überwachungsleitungen über den Ausgang des Optokopplers geschaltet sind.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die Verwendung und besondere Schaltung eines Optokopplers neben der Trennung des Verbrauchers vom Akku­ mulator auch eine Trennung aller weiteren Stromverbraucher (Spannungsfühler des Tiefentladung-Meßkreises sowie Span­ nungsfühler des Akkumulator-Ladekreises) sowie evtl. vor­ handene weitere Überwachungsleitungen und damit eine voll­ ständige Trennung aller Stromverbraucher vorgenommen wird.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltung wird eine zuverlässige Sperrung eines eventuellen Wiedereinschaltens bei durch die Entlastung steigender Akkumulator-Spannung si­ chergestellt. Eine Zuschaltung des Verbrauchers auf den Akkumulator kann erst wieder erfolgen, wenn die Netzver­ sorgung wieder verfügbar ist. Dies wird ohne eine Verwen­ dung von mechanischen Komponenten, wie z. B. Relais oder ähnlichem, erzielt. Es wird eine hohe Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit der Schaltung bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten erreicht. Darüber hinaus lassen sich durch die Verwendung eines Optokopplers einige Komponenten bei der Logikschaltung einsparen. Ferner können mit der vorliegenden Schaltung die Auswirkungen von undefinierten Zuständen der Komponenten, die entstehen, wenn die Steuer­ logik nach einem Verbrauch der Akkumulatorenergie abschal­ tet, nicht zum Tragen kommen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand des Anspruches und der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf das beigefügte Schaltungsprinzip ausführlich erläutert wird.
Das Schaltungsprinzip zeigt die Anordnung eines Optokopp­ lers 22 in einer Schaltung, in der ein Verbraucher 10 bei Netzausfall mittels eines Akkumulators 14 weiterbetrieben wird. Die erfindungsgemäße Schaltung funktioniert wie folgt: Wird die Standard-Stromversorgung 12 unterbrochen, so schließt der elektronische Schalter 16 und der Verbrau­ cher 10 ist mit dem Akkumulator 14 verbunden. Der Ladezu­ stand des Akkumulators 14 wird ständig mittels eines Span­ nungsfühlers 19 des Tiefentladung-Meßkreises überprüft. Wenn sich die Spannung einem Tiefentladung-Grenzwert nä­ hert, wird über eine Spannungsüberwachung- und Steuerlogik 18 der elektronische Schalter 16 wieder geöffnet und somit der Verbraucher 10 vom Akkumulator 14 getrennt. Da demzu­ folge kein Strom durch den Eingang des Optokopplers 22 fließt, wird der Stromkreis auf der Ausgangsseite des Op­ tokopplers 22 unterbrochen und somit der Spannungsfühler 19 des Tiefentladung-Meßkreises und der Spannungsfühler 20 des Akkumulator-Ladekreises mit einem Laderegler 21 auch von dem Akkumulator 14 abgetrennt. Damit wird ein eventu­ elles Wiedereinschalten des Akkumulators 14 unterbunden. Eine Zuschaltung des Verbrauchers 10 auf den Akkumulator 14 kann erst wieder erfolgen, wenn die Netzversorgung 12 wieder verfügbar ist.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede­ nen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
10 Verbraucher
12 Stromversorgung
14 Akkumulator
16 elektronischer Schalter
18 Spannungsüberwachung- und Steuerlogik
19 Spannungsfühler
20 Spannungsfühler in Akkumulator-Ladekreis
21 Laderegler mit IU-Verhalten
22 Optokoppler

Claims (2)

  1. Tiefentladung-Schutzschaltung für einen Akkumulator in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, mit
    • - mindestens einem Verbraucher (10),
    • - einer Stromversorgung (12) für den/die Verbraucher (10),
    • - einem Akkumulator (14),
    • - einem elektronischen Schalter (16) zum Wechsel auf einen Akkumulator-Spannungsversorgungsbetrieb für den/die Ver­ braucher (10),
    • - einer Spannungsüberwachung- und Steuerlogik (18) mit einem Spannungsfühler (19),
    • - einem Akkumulator-Ladekreis (21) mit einem Spannungsfüh­ ler (20) und
    • - einem Optokoppler (22),
  2. dadurch gekennzeichnet, daß der Optokoppler (22) als Koppelelement zwischen dem Tie­ fentladung-Meßkreis und dem Akkumulator-Ladekreis einer­ seits und dem Verbraucherkreis andererseits derart ange­ ordnet ist, daß der Eingang des Optokopplers (22) mit dem Verbraucherkreis und sein Ausgang mit dem Tiefentladung-Meßkreis und Akkumulator-Ladekreis verbunden ist, und evtl. vorhandene weitere Überwachungsleitungen über den Ausgang des Optokopplers geschaltet sind.
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