DE19623603A1

DE19623603A1 - Charge control circuit for lead-acid storage batteries

Info

Publication number: DE19623603A1
Application number: DE19623603A
Authority: DE
Inventors: Rainer Strickling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 1998-01-02

Abstract

The charge control circuit is connected (10,12) to an accumulator/battery in addition to a charger and has a load resistance (14) which can be connected between the poles of the accumulator by switching and a threshold switch (46). If the accumulator voltage falls below a first threshold the charger is switched on and if the accumulator voltage exceeds a second voltage level the charger is switched off. The load resistance is isolated from the accumulator poles when the charger is on and is connected to the poles when the charger is off.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladesteuerschaltung für Blei- Säure-Akkumulatoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a charge control circuit for lead Acid accumulators according to the preamble of claim 1.

Bei unbenutzten Blei-Säure-Akkumulatoren tritt mit der Zeit ein Spannungs- und Ladungsverlust durch Eigenentla dung ein. Dauert die Eigenentladung längere Zeit an, so ergibt sich eine bleibende Schädigung des Akkumulators in Form eines Verlustes an Kapazität. Wenn der Akkumulator vor Erreichen einer Tiefentladung aufgeladen wird, läßt sich zwar die Schädigung etwas verringern, nicht aber gänzlich beseitigen. Dies gilt auch für automatische La degeräte mit Spannungsüberwachung, die den Akkumulator stets im voll geladenen Zustand halten, indem die Eigen entladung durch einen ständig fließenden geringen Lade strom ausgleichen wird.In the case of unused lead-acid batteries, the Time a loss of voltage and charge due to self-discharge dung. If the self-discharge lasts for a long time, so there is permanent damage to the battery in Form of loss of capacity. If the accumulator is charged before reaching a deep discharge the damage is reduced somewhat, but not eliminate completely. This also applies to automatic la Devices with voltage monitoring, the accumulator always keep them fully charged by using their own discharge through a constantly flowing small drawer will balance electricity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladesteu erschaltung zu schaffen, welche es ermöglicht, die bei Nichtbenutzung auftretende schnelle Alterung von Blei- Säure-Akkumulatoren zu verringern.The invention has for its object a charging tax to create a circuit that enables the Rapid aging of lead when not in use Reduce acid accumulators.

Diese Aufgabe wird bei einer Ladesteuerschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen an gegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen und vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is done in a charge control circuit after Preamble of claim 1 by the in the indicator given characteristics solved. Training and advantage adhesive embodiments of the invention result from the Subclaims.

Durch das Anschalten eines Lastwiderstandes an die Pole des Akkumulators wird eine aktive Entladung des Akkumula tors bewirkt, die die Zeit bis zum nächsten Ladevorgang verkürzt. Die Arbeitsweise des Schwellwertschalters sorgt dafür, daß nicht nur eine Tiefentladung des Akkumulators sicher verhindert wird, sondern die Ladung stets aus reicht, um den Akkumulator sofort oder wenigstens nach kurzer Ladezeit wieder in Betrieb zu nehmen. Außerdem läßt sich eine Überladung, verbunden mit starker Gasung und damit einem Elektrolytverlust sowie einem unnötig ho hen Energieverbrauch vermeiden. Das Wechselspiel zwischen Ladung und Entladung in kurzen Zeitabständen simuliert einen aktiven Betrieb des Akkumulators, der sich als optimal für eine geringe Alterung herausgestellt hat.By connecting a load resistor to the poles the accumulator becomes an active discharge of the accumulator tors causes the time until the next charging shortened. The mode of operation of the threshold switch ensures that not only a deep discharge of the battery is reliably prevented, but always the charge enough to replace the accumulator immediately or at least short charging time. Furthermore overcharging combined with heavy gassing and thus an electrolyte loss and an unnecessarily high Avoid hen energy consumption. The interplay between Simulated charging and discharging at short intervals an active operation of the accumulator, which turns out to be has proven optimal for a low aging.

Die erfindungsgemäße Ladesteuerschaltung kann sowohl in künftige Ladegeräte integriert werden, als auch als separates Gerät ausgebildet werden, das mit vorhandenen konventionellen Ladegeräten zusammengeschaltet wird. Im letzteren Fall wäre der Netzstecker des Ladegerätes nicht unmittelbar in die Netzsteckdose zu stecken, sondern in eine schaltbare Steckdose, die von der Ladesteuerschal tung gesteuert wird.The charge control circuit according to the invention can be used both in future chargers will be integrated as well separate device to be trained that with existing conventional chargers is interconnected. in the the latter case would not be the charger plug directly into the mains socket, but into a switchable outlet by the charge control scarf device is controlled.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß der Lastwiderstand mittels des Schwellwertschalters bei eingeschaltetem La degerät ausgeschaltet und bei ausgeschaltetem Ladegerät zwischen die Pole des Akkumulators angeschaltet ist. Durch diese Maßnahme wird der zum vollständigen Aufladen des Akkumulators vom Ladegerät benötigte Strom verringert und Energie gespart.A further development provides that the load resistance by means of the threshold switch when La device switched off and with charger switched off is connected between the poles of the accumulator. This measure makes it a fully charged battery the battery required by the charger is reduced and saved energy.

Vorzugsweise ist der Schwellwertschalter als Schmitt-Trigger ausgebildet. Ein Schmitt-Trigger besitzt eine Schalthysterese und erfüllt daher ideal die vom Schwell wertschalter benötigte Schaltcharakteristik.Preferably, the threshold switch is as Schmitt trigger trained. A Schmitt trigger has one Switching hysteresis and therefore ideally fulfills the threshold switch required.

Bei einer praktischen Ausgestaltung weist der Schwell wertschalter einen Verpolungsschutz durch eine serielle Diode auf. Hierdurch wird verhindert, daß die elektroni sche Bauteile enthaltende Ladesteuerschaltung bei fal scher Polung zerstört wird.In a practical embodiment, the threshold has reverse polarity protection by a serial Diode on. This prevents the electronic charging control circuit containing false components at fal polarity is destroyed.

Außerdem kann vorgesehen sein, daß der Schwellwertschal ter mittels eines Dauerladeschalters überbrückbar ist. In diesem Fall kann die Ladesteuerschaltung zusammen mit dem Ladegerät unverändert mit den Polen des Akkumulators ver bunden bleiben, wenn beispielsweise nach Entladung des Akkumulators dieser durch manuelle Steuerung vollständig aufgeladen werden soll.It can also be provided that the threshold scarf ter can be bridged by means of a permanent charge switch. In In this case, the charge control circuit can be used together with the Charger unchanged with the poles of the accumulator remain bound if, for example, after discharging the Accumulator this completely by manual control should be charged.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels näher erläutert, das in der Zeichnung ver anschaulicht ist.The invention based on an embodiment example explained in more detail in the drawing is clear.

Die in der Zeichnung dargestellte Ladesteuerschaltung wird mittels Klemmen 10 und 12 mit den hier nicht darge stellten Polen eines Blei-Säure-Akkumulators verbunden. Dabei speist der Akkumulator einen Schwellwertschalter 46 über eine als Verpolungsschutz dienende Diode 48 und au ßerdem wird ein Lastwiderstand 14 schaltbar mit den Polen des Akkumulators verbunden.The charge control circuit shown in the drawing is connected by means of terminals 10 and 12 to the poles of a lead-acid battery, not shown here. The accumulator feeds a threshold switch 46 via a diode 48 serving as reverse polarity protection and also a load resistor 14 is switchably connected to the poles of the accumulator.

Der Schwellwertschalter 46 ist als Schmitt-Trigger mit einem Operationsverstärker 16 und einer Treiberstufe mit einem Transistor 18 in Emitterschaltung ausgebildet. Der Operationsverstärker 16 wird über einen Widerstand 20 mit einer durch eine Zenerdiode 22 stabilisierten Spannung versorgt. Die stabilisierte Spannung gelangt über einen Spannungsteiler aus den Widerständen 24 und 26 auch zum nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 16. Eine Mitkopplung über die Reihenschaltung aus einem Widerstand 28 und einem Trimmer 30 führt vom Ausgang des Operationsverstärkers 16 zum nicht invertierenden Ein gang.The threshold switch 46 is designed as a Schmitt trigger with an operational amplifier 16 and a driver stage with a transistor 18 in an emitter circuit. The operational amplifier 16 is supplied with a voltage stabilized by a zener diode 22 via a resistor 20 . The stabilized voltage also reaches the non-inverting input of the operational amplifier 16 via a voltage divider from the resistors 24 and 26 . A positive feedback via the series connection of a resistor 28 and a trimmer 30 leads from the output of the operational amplifier 16 to the non-inverting input.

Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 16 wird eine der Akkumulatorspannung proportionale Spannung über einen Spannungsteiler aus den Widerständen 32 und 34 sowie dem Trimmer 36 zugeführt. Mit dem Trimmer 30 wird die Breite der Hysterese und mit dem Trimmer 36 werden die Schaltschwellen eingestellt. Für einen 12-Volt-Akku mulator wird durch kombinierte Einstellung mit den Trim mern 30 und 36 die Schaltschwelle für die erste Spannung auf ca. 10,6 Volt eingestellt und für die zweite Spannung auf ca. 13, 8 bis 14,4 Volt. Der Ausgang des Operations verstärkers 16 ist mit der Basis des Transistors 18 ver bunden. Zwischen Bezugspotential und Emitter dieses Tran sistors 18 sind Schaltspulen von Relais angeordnet.A voltage proportional to the accumulator voltage is fed to the inverting input of the operational amplifier 16 via a voltage divider comprising the resistors 32 and 34 and the trimmer 36 . The width of the hysteresis is set with the trimmer 30 and the switching thresholds are set with the trimmer 36 . For a 12-volt battery mulator, the switching threshold for the first voltage is set to approx. 10.6 volts and for the second voltage to approx. 13.8 to 14.4 volts by combined setting with trimers 30 and 36 . The output of the operational amplifier 16 is connected to the base of the transistor 18 a related party. Switch coils of relays are arranged between the reference potential and the emitter of this transistor 18 .

Die Schaltspulen L1 und L2 steuern die Schalter S1 und S2, die das hier nicht dargestellte Ladegerät mit dem Stromnetz verbinden. Die Schalter S1 und S2 werden ge schlossen, sobald der Schwellwertschalter 46 nach Unter schreiten der ersten Spannung schaltet. Die Schaltspule L3 steuert einen Umschalter S3, mit dem invers zum Ein- und Ausschalten des Ladegerätes der Lastwiderstand 14 bei Unterschreiten der ersten Spannung ausgeschaltet und bei Erreichen der zweiten Spannung eingeschaltet wird, das heißt mit den Polen des Akkumulators verbunden wird.The switching coils L1 and L2 control the switches S1 and S2, which connect the charger, not shown here, to the mains. The switches S1 and S2 are closed as soon as the threshold switch 46 switches after falling below the first voltage. The switching coil L3 controls a changeover switch S3, with which the load resistor 14 is switched off inversely for switching the charger on and off when the voltage falls below the first voltage and switched on when the second voltage is reached, that is to say is connected to the poles of the accumulator.

Parallele zum Lastwiderstand 14 liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes 38 und einer Leuchtdiode 40 zur An zeige des Betriebszustandes "Entladung". Zwischen dem an deren Schaltkontakt des Umschalters S3 und Bezugspoten tial liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes 42 und einer Leuchtdiode 44 zur Anzeige des Betriebszustandes "Ladung".Parallel to the load resistor 14 is the series connection of a resistor 38 and a light-emitting diode 40 to show the operating state "discharge". Between the switch contact of the changeover switch S3 and reference potential, there is the series connection of a resistor 42 and a light-emitting diode 44 for displaying the operating state “charge”.

Ferner ist noch zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 18 ein Schalter S4 angeordnet, mit dem manuell auf "Dauerladen" geschaltet werden kann.Furthermore, a switch S4 is arranged between the emitter and the collector of the transistor 18 , with which switch can be switched manually to "permanent charging".

Claims

1. Charge control circuit for lead-acid batteries, which can be connected to a battery together with a charger, characterized in that the charging control circuit comprises a switchable between the poles of the battery load resistor ( 14 ) and a threshold switch ( 46 ), which at If the voltage falls below a first voltage, the charger switches on and if a second voltage is exceeded, the charger switches off.

2. Charge control circuit according to claim 1, characterized in that the load resistor ( 14 ) by means of the threshold switch ( 46 ) is switched off when the charger is switched on and is switched on between the poles of the accumulator when the charger is switched off.

3. Charge control circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the threshold switch ( 46 ) is designed as a Schmitt trigger.

4. Charge control circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the threshold switch ( 46 ) has reverse polarity protection by a serial diode ( 48 ).

5. Charge control circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the threshold switch ( 46 ) can be bridged by means of a permanent charge switch (S4).