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Schaltungsanordnung zur Ladung und Entladung von Akkumulatoren Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur ladung und Entladung mindestens
zweier in Jeweils einem ladestromkreis angeordneter Akkumulatoren, in der alle Ladestromkreise
zueinander parallel an eine Ladestromquelle angeschlossen sind, mindestens ein ladestromkreis
ein mit seinem Akkumulator in Reihe geschaltetes stromrichtungsabhängiges, in ladestromrichtung
durchlässig gepoltea Schaltelement enthält und die Akkumulatoren mit mindestens
zwei Arten von Verbrauchern verbunden sind, von denen die eine langzeitig einen
geringen, die andere kurzzeitig einen hohen Entladungsstrom verursache.
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Es ist bereits bekannt, beispielsweise £Iir die elektrische Ausrüstung
von Motorbooten zwei Akkumulatoren vorzusehen.
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Ein Akkumulator dient dabei nur zum Antrieb eines Anlassers für die
Maschine, der andere dient als Pufferbatterie für andere Stromverbraucher, beispielsweise
fur die Beleuchtung, die Heizung o.äf Beide Akkumulatoren werden im allgemeinen
durch einen gemeinsamen Generator geladen.
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Der Grund für die Verwendung zweier Akkumulatoren besteht darin, daß
bei nur einem Akkumulator und ausgeschaltetem Generator ein Stromverbrauch durch
die Beleuchtung, die Heizung o.ä. auftritt, der den Akkumulator so stark entlädt,
daß ein Anlassen der Maschine nicht mehr möglich ist.
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Werden zwei Akkumulatoren verwendet, 90 müssen sie derart zusammengeschaltet
sein, daX der für den Anlasser vorgesehene Akkumulator durch den für die anderen
Stromverbraucher vorgesehenen und durch deren Stromverbrauch entladenen und somit
eine geringere Spannung liefernden Akkumulator bzw. über dessen Entladungsstromkreia
nicht entladen wird.
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Um eine solche Entladung zu vermeiden, ist in bekannten Sohaltungsanordnungen
Jedem Akkumulator eine Diode oder ein ähnliches stromrichtungsabhängiges Schaltelement
im Ladestromkreiß vorgesohaltet. Anstelle von Dioden können auch Relais verwendet
werden, die so geschaltet eind, daß nur ein Akkumulator durch andere Stromverbraucher
als den Anlasser entladen werden kann.
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Schaltungsanordnungen dieser Art sind ziemlich aufwendig und kostspielig.
Sie haben den Nachteil, daß nur ein Teil der gesamten Batteriekapazität PUr den
Anlasser zur Verfügung steht, auch wenn der für die Beleuchtung usw.
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vorgesehene Akkumulator voll geladen ist. Ein weiterer Nachteil der
Diodenschaltungen besteht darin, daß der Ladestrom für den für die geringen Stromverbraucher
vorgesehenen Akkumulator über eine Diode gerührt ist. Bei einem Motorboot ist beispielsweise
die Energieentnahme aus diesem Akkumulator viel größer (ungefähr um den Baktor 100
oder mehr) als die aus dem Anlasserakkumulator, obwohl dessen Leistung vorübergehend
viel größer ist als die des ersteren Akkumulators. Eine für diese BetriebsbLdingungen
geeignete Diode hat in Durchlaßrichtung einen Spannungsabfall, der im Vergleich
mit der Ladespannung des Akkumulators nicht vernachlässigbar ist. Deshalb treten
bei der Ladung des Akkumulators beträchtliche Verluste auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung
zur Ladung und Entladung von Akkamulatoren zu schaffen, die die vorstehend aufgezeigten
Nachteile vermeidet und eine wirtschaStlichete Ausnutzung der Batteriekapazitäten
bei geringerem Aufwand als bekannte Schaltungsanordnungen ermöglicht.
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Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist zur Lösung
dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß ein Verbraucher mit hohem
Strombedarf durch einen über ein stromrichtungsabhängiges Schaltelement geladenen
akkumulator und ein Verbraucher mit geringem Strombedarf durch einen direkt mit
der Ladestromquelle verbundenen Akkumulator gespeist wird.
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Bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann beispielsweise
in einem Motorboot der für den Anlasser vorgesehene Akkumulator nicht über die anderen
Stromverbraucher entladen werden, während der andere Akkumulator
erforderlichenfalls
auch dem Anlasser Strom liefern kann.
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Ferner wird dessen Ladestrom nicht über eine Diode geführt und dadurch
kein unerwünschter Spannungsabfall erzeugt.
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Ein \Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
nach der Erfindung und Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
nach der Erfindung.
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In Fig. 1 ist ein Akkumulator 1 dargestellt, der mit einer Ladestromquelle
2 verbunden ist, die ein Gleichstromgenerator, ein mit einem Gleichrichter versehener
Wechselstromgenerator oder eine andere Gleichstromquelle sein kann.
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In seinem Entladestromkreis 3 können beispielsweise die Beleuchtungselemente
eines Motorboots oder eines anderen Fahrzeugs vorgesehen sein.
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Ein zweiter Akkumulator 4 ist mit einem Entladestromkreis 5 verbunden,
der beispielsweise den Anlasser für die Maschine eines Motorboots oder eines anderen
Fahrzeugs enthält. Dieser Entladestromkreis kann mit einem Schalter 6 unterbrochen
werden. Dem Akkumulator 4 ist im Ladestrom kreis eine Diode 7 oder ein anderes stromrichtungsabhängiges
Schaltelement vorgeschaltet. Ein solches Schaltelement ist beispielsweise eine Siliziumdiode,
ein Thyristor, ein Thyratron o.ä.
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Der Generator 2 lädt beide Akkumulatoren 1 und 4, die gleichartige
Bleibatterien mit übereinstimmender Zellenzahl sein konnen. Sie werden beide ungeachtet
des Spannungsabfalls an der Diode 7 aufgeladen. Dieser Spannungsabfall
ist
jedoch bei Verwendung einer Siliziumdiode so gering, daß er im Vergleich mit den
Anderungen der Polarisationsspannung der Akkumulatoren während der Aufladung vernachlässigbar
ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Zellenzahl eines jeden Akkumulators
ziemlich hoch ist und beispielsweise sechs oder mehr beträgt.
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Der ladestrom für den Akkumulator 1 ist nicht über eine Diode geführt,
was sich im Hinblick auf die hohe Leistungsabgabe dieses Akkumulators vorteilhaft
auswirkt. Es ist nicht oder von nur geringer Bedeutung, daß der Ladestrom für den
Akkumulator 4 über die Diode 7 gefulirt ist und damit Verluste auftreten, da die
Energieabgabe des Akkumulators 4 ziemlich gering ist und er mit einer entsprechend
geringen Energie aufzuladen ist.
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Aus der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung geht hervor, daß der
Akkumulator 4 über den Entladestromkreis 3 nicht entladen werden kann. Der Akkumulator
1 kann im Gegensatz dazu Jedoch über den Entladestromkreis 5 (Anlasser) entladen
werden, wenn die Spannung am Akkumulator 4 derart abfällt, daß sie geringer ist
als die Summe der Spannung des Akkumulators 1 und des Spannungsabfalls an der Diode
7, der durch einen Stromfluß durch diese Diode auftritt.
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in Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt,
die einen weiteren Ladestroskreis 80-wie einige Steuerelemente enthält. Die bereits
in Pig. 1 dargestellten Elemente sind hier mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung besteht der weitere
Ladestromkreis aus einem dritten Akkutulator 8
und einer Diode 9,
die miteinander in Reihe geschaltet sind. Es ist ferner ein Entladestromkreis 10
für den dritten Akkumulator vorgesehen, der mit einem Schalter 11 unterbrochen werden
kann. Dieser Entladestromkreis 10 kann beispielsweise eine Notausrüstung des Xotorboots
o.ä. sein, in dem der Entladestromkreis 5 für den Anlasser und der Entladestromkreis
3 für die Beleuchtung oder die Heizung vorgesehen ist.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung werden die Akkumulatoren
1, 4 und 8 durch den Generator 2 geladen. Der Akkumulator 8 kann nur über den Entladestromkreis
10, nicht Jedoch über die Entladestromkreise 3 oder 5 entladen werden.
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Im Entladestromkreis 3 ist ferner ein Schalter 12 vorgesehen. Dem
Generator 2 ist ein Gleichrichter 13 nachgeschaltet. Dieser verhindert einen Rückstrom
durch den Generator und kann durch ein RUcketromrelais bekannter Art ersetzt werden.
Außerdem ist eine Signailampe 14 vorgesehen, die den stromlosen Zustand des Gleichrichters
13 oder den geöffneten Kontakt des ihn ersetzenden Relaia anzeigt.
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Schließlich ist noch ein Spannungeregler 15 bekannter Art vorgesehen,
der den Ladestrom unterbricht oder verringert, wenn die Spannung des Akkumulators
1 einen vorbestimmten wert erreioht hat.
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In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird susindient ein Gleichrichter
weniger als in bekannten Schaltungsanordnungen benötigt. Sie arbeitet mit maximaler
Zuverlässigkeit. Ist einer der Gleichrichter 7 (Fig. 1 und 2) oder 9 (Pig. 2) defekt
und kurzgeschlossen, so bleibt
der Betrieb davon unabhängig bei
normalen Belastungen aufrechterhalten, bei der Ladung ist jedoch leicht der defekte
Gleichrichter festzustellen, da er seine normale Betriebstemperatur nicht erreicht.
Selbstverstandlich sollte er dann sofort ausgewechselt werden.