DE2103727A1

DE2103727A1 - Batterieladesystem

Info

Publication number: DE2103727A1
Application number: DE19712103727
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-01-27
Filing date: 1971-01-27
Publication date: 1971-08-12
Also published as: JPS5463232A; CA930021A; IT983089B; US3927361A; FR2231141A2; FR2231141B2; GB1309394A; JPS46673A; SE366172B

Description

Batterieladesystem (Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 19 26 917.1))

Die Erfindung betrifft ein Batterieladesystem nach Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 19 26 917·Ό·

Im Hauptpatent ist ein Batterieladeeyetem vorgeschlagen worden, daß Mittel zum Ableiten einer Bezugsspannung» Mittel zum Ändern der Größe der Bezugsspannung entsprechend dem Ladungszustand der Batterie, Mittel zum Vergleichen der Bezugsspannung mit der Istspannung der im Laden befindlichen Batterie und von den Mitteln zum Vergleichen der Bezugsspannung mit der Istspannung betätigbare Mittel zum Ausschalten des Ladestroms bei Erreichen der Bezugsspannung durch die Batteriespannung und zum Einschal- f ten des Ladestroms beim Abfallen der Batteriespannung unter die Bezugsspannung aufweist, derart, daß der Ladezustand der Batterie ständig während des Ladens gemessen wird und das EIN/AUS-Verhältnis des Ladestroms mit fortschreitendem Laden kontinuierlich modifiziert wird und dadurch der Ladestrom geregelt wird.

In der einfachsten Form gehören zur Schaltung eine Bezugsspannungsschaltung zum Durchleiten eines Regelstroms durch einen Be-

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zugswiderstand und eine Spannungsvergleichseinrichtung, die für ein Vergleichen der Spannung am Bezugswiderstand mit der Anschlußspannung der im Laden befindlichen Batterie sorgt. In dieser Weise wird der Ladestrom zur Batterie entsprechend der Differenz zwischen den beiden Spannungen ein- und ausgeschaltet, die an der Vergleichseinrichtung anliegen.

Im Hauptpatent sind ferner Ausführungsbeispiele vorgeschlagen worden, bei denen die Bezugsspannung dadurch geregelt wird, daß

a) das EIN/AUS-Verhältnis, das durch Ein- und Ausschalten des Ladestroms entstehet, wenn die Anschlußspannung der Batterie unter die Bezugsspannung abfällt bzw. die Bezugsspannung erreicht, um damit die Bezugsspannung mit fortschreitendem Laden allmählich zu verringern und

b) der Vergleich zwischen der Dauer der ^HAus^w-Zeit und der Zeit herangezogen werden, die erforderlich ist, um einen Kondensator entladen zu lassen, um damit den Moment zu bestimmen, bei dem die Bezugsspannung auf einen niedrigeren Wert abfällt, um die Ladeperiode zu beenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Arbeitsweise des Batterieladesystems nach dem Hauptpatent dadurch weiter zu verbessern, daß das EIN/AUS-Verhältnis herangezogen wird, um den Ladestrom glatter zu regeln.

Weiter soll gemäß der Erfindung sichergestellt werden, daß der Ladestrom während des Ladevorgangs immer abnehmen muß, um damit ein thermisches Durchgehen zu verhindern.

Bei einem Batterieladesystem mit Mitteln zum Ableiten einer Bezugsspannung, mit Mitteln zum Vergleichen der Bezugsspännung mit der Istspannung der im Laden befindlichen Batterie und mit

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Mitteln, die von den Mitteln zum Vergleichen betätigbar sind und so eingerichtet sind, daß sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschlußspannung über oder unter einem Sollwert liegt, sind erfindungsgemäß Mittel, die von den Mitteln betätigbar sind, welche so eingerichtet sind, daß sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschlußspannung 1lber oder unter dem Sollwert liegt, zur änderung der Größe des Ladestroms zur Batterie zwischen zwei Grenzwerten als eine Funktion des festgestellen Unterschieds in der Spannung und Mittel zur Änderung der Größe der Bezugsspannung zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert als eine Funktion des EIN/AUS-Ladezyklus vorgesehen.

Das Batterieladesystem kann darüber hinaus Mittel zum Integrieren des Ausgangs der Mittel aufweisen, die so eingerichtet sind, daß sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschlußspannung über oder unter dem Sollwert liegt.

Die Mittel zur Regelung der Größe des Ladestroms können eine Leistungsstufe sein, die so regelbar ist, daß die Größe des Ladestroms, der von ihr zur Batterie geleitet wird, eine Funktion der Spannung ist, die an die Leistungsstufe anlegbar ist.

Die Mittel zur Änderung der Größe des Ladestroms konenen einen Integrator und eine Eegelschaltung aufweisen, die von dem Ausgang desselben betätigbar ist, derart, daß eine zweite Bezugsspannung an einer Last zur Hegelung der Leistungestufe entsteht.

Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels

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eines Batterieladesystems, bei dem mit einer zweiten Bezugsspannung gearbeitet wird,

Fig. 2 eine Blockschaltbild-Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Batterieladesystems, bei dem der Relaistreiber weggelassen ist,

Fig. £A und JB Teilblockschaltbilder weiterer Ausführungsbeispiele des Batterieladesystems, bei dem ein Integrator weggelassen ist und die Regelung für den Bezugsspannungskomplex von dem Ladestromkomplex erhalten wird,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des Batterieladesystems, bei dem der durchschnittliche Ladestrom gemessen und seine Abfallgeschwindigkeit mit einer Sollabfallgeschwindigkeit verglichen wird und in Abhängigkeit davon die erste Bezugsspannung geändert wird,

Fig. 5A, 5B und 5C graphische Darstellungen, in denen die Bezugsspannung und die Batterieanschlußspannung in Abhängigkeit von der Batterieladezeit zeichnerisch dargestellt sind, und

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das zeigt, wie eine Hochspannungsbatterie durch das Ladesystem nach einem der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 bis 4 geladen werden kann.

Gemäß Fig. 1 wird die Batterie B durch einen Ladestrom Ic geladen, der von einer Fremdquelle (nicht dargestellt) kommt. Der Ladestrom Ic wird der Batterie B über eine Leistungsstufe 10 konstanter Spannung zugeleitet, deren Ausgangsspannung wiederum durch die Spannung gareregelt wird, die an einem Bezugswiderstand Rf2 herrscht, dessen genaue Arbeitsweise noch zu beschreiben sein wird.

Ein Spannungskomparator 12 erhält erstens eine Spannung über einen Bezugswiderstand Rf 1 und zweitens die Anschluß spannung der im Laden befindlichen Batterie B. Die Spannung, die am Bezugswiderstand Rf1 entsteht, stammt von einem Strom, der von einer Konstantstromquelle 14 kommt, die durch von einer Konstantstromquelle 16 kom-

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menden Strom verstärkt sein kann. Der Ausgang vom Spannungskomparator 12 wird einer Schmitt-Triggerschaltung 18 zugeleitet, die erstens einen Relaistreiber 20, zweitens einen Integrator 22 und drittens einen Integrator 24 regelt. Der Ausgang vom Integrator 22 wird an einen Spannungs/Strom-Vandler 26 angelegt, während der Ausgang vom Integrator 24 an einen Spannungs/Strom-Wandler 28 angelegt wird. Der Ausgang vom Wandler 26 wird an die Konstantstromquelle 16 angelegt, während der Ausgang vom Wandler 28 an eine Konstant Stromeinrichtung 30 angelegt wird, die in Reihe zu zwei Kontakten 32 geschaltet ist, welche von dem Relaistreiber 20 gesteuert werden. Die Relaiskontakte 32 liegen in Reihe mit dem Bezugswiderstand Rf2. M

Der Spannungskomparator 12, die KonstantStromquellen 14 und 16 und die Schmitt-Triggerschaltung 18 können die im Hauptpatent vorgeschlagenen Bauelemente enthalten. Beispielsweise können unter Bezugnahme auf Fig. 4 des Hauptpatentes:

der Spannungskomparator 12 die Transistoren TR28, TR29 und TR30 und die Rücken an Rücken geschalteten Zenerdioden Z26 und Z27 enthalten,

die Konstantstromquelle 14 die Transistoren TR22 und TR23, die Zenerdioden Z22 und Z23 und die Widerstände R22-R24 enathalten,

die Konstantstromquelle 16 die Transistoren TR24 und TR25, die Zenerdioden Z24 und Z25 und die Widerstände R25-R27 enthalten,

die Schmitt-Triggerschaltung 18 die Transistoren TR31 und TR32 zusammen mit den zugehörigen Schaltungs-Bauteilen enthalten.

Die Konstantstromquelle 14 leitet einen konstanten Strom durch den Bezugswiderstand Rf1, um damit eine Bezugspannung Ξ Ref (NIEDRIG) zu erzeugen, die auf die Spannung eingestellt ist, un-

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ter die die Spannung der Batterie B nicht abfallen soll, d.h. bei der das Laden beginnen soll. Der Spannungskomparator 12 vergleicht die Anschluß spannung der Batterie B mit E lief (NIEDRIG). Der Spannungskomparator 12 ist so eingerichtet, daß er an die Schmitt-Triggerschaltung 18 einen Impuls anlegt, wenn die Batteriespannung über der Bezugsspannung liegt, die am Widerstand Rf1 entsteht, derart, daß mit dem Abfallen der Batteriespannung in Richtung auf diese Bezugsspannung ein abnehmender Impuls an die Schmitt-Triggerschaltung 18 angelegt wird. Die Schmitt-Triggerschaltung ist ein größengeregelter Schalter mit Totgang. Wenn die Batteriespannung abfällt, befindet sich die Schmitt-Triggerschaltung 18 in dem ^wAus^w-Zustand, bis die Anschlpßspannung der Batterie auf einen solchen Vert abgefallen ist, daß der Impuls vom Komparator 12 einen unteren Wert erreicht, bei dem die Schmitt-Triggerschaltung 18 eingeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Eelaistreiber 20 erregt, um die Kontakte 32 zu schließen. Gleichzeitig beginnen die Integratoren 22 und 24 damit, das stetige "Ein"-Signal von der Schmitt-Triggerschaltung zu integrieren. Der Integrator 24 hat die kürzere Zeitkonstante, so daß sein Ausgang schneller steigt als jener vom Integrator 22. Der Wandler 26 wandelt dann den Spannungsausgang vom Integrator 22 in einen Strom, der wiederum durch die Konstantstromquelle 16 begrenzt ist. Der Strom, der dann von der Konstantstromquelle 16 fließt, verstärkt den Strom von der Quelle 14» um die Bezugsspannung am Widerstand Rf1 auf einen neuen Wert E Ref (HOCH) zu erhöhen. Der "Ein"-Zustand des Ladesystems wird dann durch die Erhöhung in der relativen Differenz in den Werten der Bezugsspannung und der Batteriespannung abgesichert.

In entsprechendeer Weise wandelt der Wandler 28 den Spannungsausgang vom Integrator 24 in einen Strom, der seinerseits durch die Konstantstromeinrichtung 30 begrenzt ist. Der Strom, der von der Konstantstromeinrichtung 30 fließt, baut dann eine Spannung am Bezugswiderstand Rf2 auf. Sobald die Spannung am Widerstand Rf2 einen ausreichenden Vert erreicht, wird die Leistungsstufe eingeschaltet, und Ladestrom kann fließen, der in seiner Stärke stark mit einer

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weiteren Erhöhung in der Spannung am Widerstand Rf2 ansteigt und ein Maximum erreicht, wenn die Spannung ein Maximum erreicht.

Sie Arbeitsweise der Regelschaltung des Batterieladesystems wird unter Bezugnahme auf Fig. 5A, 5B und 5C verständlicher, die jeweils graphische Darstellungen einer im Laden befindlichen Batterie zeigen, einmal bei Beginn des Ladevorgangs, d.h. dann, wenn die Schmitt-Triggerschaltung sich zuerst ausschaltet - das geschieht, wenn die Batterie etwa 75$ geladen ist -, zum anderen etwa eine halbe Stunde später, wenn die Batterie etwa 90$ geladen ist, und zwar an einem Punkt, an dem die Ans chluß spannung leicht abzufallen beginnt, und schließlich im fast voll gelade- *

nen Zustand. Vorausgesetzt, daß die Batterieanschlußspannung die ' Bezugsspannung um einen Betrag von χ YoIt übersteigt, befindet sich das Ladesystem in dem "Aus"-Zustand. Es sei der Fall einer Batterie angenommen, deren Anschlußspannung unter χ Volt über E Ref (NIEDRIG) liegt. Nach Anschluß an die Batterieladeschaltung zum Zeitpunkt ti wird die Schmitt-Triggerschaltung 18 sofort auf "Ein" geschaltet, und die Bezugsspannung steigt auf E Ref (HOCH), wie das durch die Kurve y gezeigt ist. Gleichzeitig entsteht eine Spannung am Bezugswiderstand Rf2, um ein Einschalten des Ladestroms zu bewirken, so daß die Batterieanschlußspannung der Kurve ζ nachgeht. Zum Zeitpunkt t2 erreicht die Bezugsspannung E Ref (HOCH) und bleibt bei diesem Vert, bis die Schmitt-Triggerschaltung auf "Aus" umschaltet. Zum Zeitpunkt t3 hat sich i die Batterieanschlußspannung weit über den Betrag χ Volt hinaus erhöht, und die Spannung ist höher als die Spannung E Ref (HOCH), so daß die Schmitt-Triggerschaltung auf "Aus" umgeschaltet wird. Die Dauer der ersten "Ein"-Periode, d.h. t1-t3, kann etwa 90 Minuten betragen. Nachdem sich die Schmitt-Triggerschaltung ausschaltet, klingen sowohl die Bezugsspannung als auch die Batterieanschluß spannung aus, die Batteriespannung klingt jedoch schneller aus. Zum Zeitpunkt t4 wird der kritische Wert von χ Volt Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschlußspannung erreicht, bei dem die Schmitt-Triggerschaltung auf "Ein" um-

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geschaltet wird und der Vorgang eich wiederholt. Ss ist zu beachten, daß, da die Batterieanschluß spannung schneller ausklingt als die Bezugs Spannung, ein Umschalten auf "Ein" erfolgt» ehe die Bezugsspannung E Eef (NIEDRIG) erreicht. Ein Laden setzt sich wieder bis zum Zeitpunkt t5 fort. Die Zeitdauer t4-t5 ist die "Aus"-Periode, während die Zeitdauer t4-t5 die "Ein"-Periode ist. Dabei ist das EIN/AUS-Yerhältnis erheblich größer als 1 in diesem Stadium im LadeVorgang.

In Fig. 5B ist die Form der beiden Kurven y und ζ zu einer Zeit gezeigt, während der die Batterie weiter geladen wird. Wie zu sehen ist, steigt die Batteriespannung recht schnell während einer "Einⁿ-Periode und klingt langsamer während einer "Aus^-Periode als nach Fig. 5A aus. In diesem Stadium im Ladevorgang wird das EIN/AUS-Verhältnis, wie es durch die Zeiten t6-t7/t7-t8 bestimmt wird, etwa 1. Zu beachten ist, daß die Bezugs spannung nicht auf E Eef (NIEDRIG) während der "Aus"-Periode abfällt und bei E Eef (HOCH) nur für eine vergleichsweise kurze Zeit bleibt.

In Fig. 5C ist die Form der beiden Kurven y und ζ zu einer Zeit gezeigt, während der die Batterie fast voll geladen ist. Wie zu sehen ist, nähern sich die beiden Kurven in ihrer Form einander an, und die Bezugsspannung schwingt zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert, die jeweils niedriger bzw. höher als E Eef (HOCH) und E Ref (NIEDRIG) sind. Auf Grund der Tatsache, daß das EIN/AüS-Yerhältnis erheblich reduziert worden ist, ist die integrierte Spannung niedriger auf der Ausklingkurve des integrierenden Kondensators. Das bedeutet, daß die Ladegeschwindigkeit höher ist und daß die Ausklinggeschwindigkeit niedriger ist. Ferner ist die Spannung am integrierenden Kondensator auf einen solchen Wert gesenkt worden, daß der Spannungs/Strom-Wandler 26 nicht in der Lage ist, die maximale Stromstärke zu liefern, auf die die zweite Konstantstromquelle 16 durchzuleiten ausgelegt ist. Folglich ist der Höchstwert der Bezugs spannung auf unter E Ref (HOCH) gesenkt.

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Die Bezugsspannung steigt folglich schnell in Richtung auf Ξ Ref (HOCH), wenn sich die Schmitt-Triggerschaltung einschaltet, sie fällt aber nur sehr langsam ab, wenn sich die Schmitt-Triggerschaltung ausschaltet. Die Bezugsspannung schwingt folglich zwischen Spannungsgrenzen, die niedriger bzw. höher als E Ref (HOCH) und B Ref (NIEDRIG) sind.

Die Batterie wird geladen (Fig. 1), solange die Differenz zwischen der Anschlußspannung und der Bezugsspannung groß genug ist, um den Impuls, der an die Schmitt-Triggerschaltung 18 angelegt wird, unter den Wert zu halten, bei dem sich die Schmitt-Triggerschaltung ausschaltet. Wenn die Differenz zwischen den beiden Spannungen um ein solches Haß abnimmt, daß der Impuls vom Spannungskomparator auf den Wert ansteigt, bei dem sich die Schmitt-Triggerschaltung ausschaltet, geschieht das, um damit den Relaistreiber 20 zu entregen, was dazu führt, daß die Kontakte 32 geöffnet werden, und dadurch wird der stetige Impuls von den beiden Integratoren 22 und 24 abgenommen. Die Ausgänge von den beiden Integratoren beginnen dann auszuklingen, und das führt zu einer allmählichen Senkung in der Spannung an den Bezugswiderständen Rf1 und Rf2, darüber hinaus führt das aber auch zu einem plötzlichen Zusammenbrechen der Spannung am Widerstand Rf2 auf Null in Anbetracht des unterbrochenen Stromkreises, der durch Öffnen der Eontakte 32 entsteht. Dieser unterbrochene Stromkreis führt zu einer schnellen Senkung der Lade-Stromstärke, die bereits in ihrer Größe abnimmt.

Da die Batterie während der ersten ^MEin^M-Periode der Schmitt-Triggerschaltung nicht voll geladen wird, pendelt sich dessen Anschlußspannung schnell auf einen Wert ein, der unter dem Wert liegt, der am Ende der Ladeperiode vorliegt. Die Abfallgeschwindigkeit ist größer als die Abfallgeschwindigkeit der Spannung am Bezugswideretand Hf1 von E Ref (HOCH) in Richtung auf E Ref (NIEDRIG). DaB bedeutet, daß mit den Ausklingen der Anschlußspannung an der Batterie der Abstand zwischen der Anschlußspannung und der Spannung am Bezugewiderstand Rf1 größer wird, was zur Folge hat, daß der Impuls

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zur Schmitt-Triggerschaltung erneut abnimmt. Ehe also die Bezugsspannung auf E Hef (NIEDRIG) abgefallen ist, schaltet sich die Schmitt-Triggerschaltung wieder ein, und der Vorgang wird wiederholt. In diesem Stadium im Ladevorgang ist die "Ein"-Periode relativ lang, und im Vergleich dazu ist die ^MAus^w-Periode relativ kurz. Der Laievorgang wiederholt sich weiter, wie das beschrieben worden ist, wobei die Länge der "Aus"-Periode gegenüber der "Ein-" Periode größer wird. Jeder sukzessive Zyklus führt jedoch zu einer Verringerung im EIN/AUS-Verhältnis und folglich zu einer Verringerung in der durchschnittlichen Ladestromstärke.

In Fig. 2 ist eine Variante gegenüber der in der Fig. 1 gezeigten Schaltung gezeigt. Bei dieser Variante ist der Relaistreiber in Verbindung mit den zugehörigen Kontakten weggelassen, über die die zweite Bezugsspannung gebildet wird, wenn die Schmitt-Triggerschaltung eingeschaltet wird. In dieser Schaltung sind die beiden Integratoren 22 und 24 im übrigen im einzelnen dargestellt.

Zum Integrator 22 gehören ein Widerstand R54 und ein Kondensator C24> die in Reihe zwischen den Ausgang von der Schmitt-Triggerschaltung 18 und die Minusleitung des Eingangs zur Regelschaltung geschaltet sind, der über einen Spannungsstabilisator 44 geht. Zum Spannungskstabilistor 44 können der Transistor TR21, der Widerstand R21 und die Zenerdiode Z21 gehören, wie das in Fig. 4 des Hauptpatentes gezeigt ist. Die Verbindung zwischen dem Widerstand R54 und dem Kondensator 024 ist mit dem Wandler 26 verbunden, der seinen Eingang von der Minusleitung über einen voreingestellten Widerstand R52 erhält. Der Spannungs/Strom-Wandler 26 kann die Transistoren TR26 und TR27 enthalten, wie das in Fig. 4 des Hauptpatentes gezeigt ist. Der Kondensator 024 wird damit entsprechend dem . EIN/AUS-Verhältnis des Ladezyklus geladen und entladen. Während der AnfangsStadien des Ladens ist die Spannung am Kondensator 024 hoch relativzum Maximum, um damit eine langsame Ladung und eine schnelle Entladung zu bewirken, während bei Annäherung auf die Endstadien des Ladens die Spannung am Kondensator sehr viel geringer

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als das Maximum ist, was zu einem schnellen Laden und zu einem langsamen Entladen führt.

Zum Integrator 24 gehören ein Widerstand R55 und ein Kondensator C25» die in Reihe zwischen den Ausgang von der Schmitt-Triggerschaltung 18 und die Minusleitung des Eingangs parallel zu den Bauelementen geschaltet sind, die zum Integrator 22 gehören. Sie Verbindung zwischen dem Widerstand E.55 und dem Kondensator C25 ist mit der Steuerelektrode eines Transistors THJ6 verbunden, der die erste Stufe eines Darlington-Paars bildet, zu dem auch ein Transistor TR37 gehört. Die Emissionselektrode des Transistors TR57 ist mit der Minusleitung über einen voreingestellten Regel- (| widerstand R51 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren TR36 und TR37 sind mit der Leistungsstufe 10 verbunden, um die Größe des Ladestroms zu regeln, der zur Batterie B fließt. Der Bezugswiderstand Rf2 ist zwischen die Plusleitung und die zusammengefaßten Kollektoren des Darlington-Paars TR36 und TR37 geschaltet. Die Bauelemente, die die beiden Integratoren 22 und 24 bilden, sind zu einem Widerstand R53 parallelgeschaltet, bei dem es sich um die Last der Schmitt-Triggerschaltung handelt.

Die Arbeitsweise dieser Schaltungsvariante ist die gleiche, wie die der in Fig. 1 gezeigten Schaltung, außer was nach dem Integrator 24 geschieht. Wenn die Schmitt-Triggerschaltung 18 einge- g schaltet wird, beginnt sich Spannung an den Kondensatoren C24 und C25 der jeweiligen Integratoren aufzubauen. Als Folge der unterschiedlichen Zeitkonstanten der beiden Integratoren steigt die Spannung am Kondensator C24 mit der langsameren Geschwindigkeit als die am Kondensator C25« Das Darlington-Paar TR36 und TR37 leitet einen kleinen Strom, während die Schmitt-Triggerschaltung "Aus" ist. Mit dem Aufbau der Spannung am Kondensator leitet das Darlington-Paar mehr Strom, was bewirkt, daß die zweite Bezugsspaniiung sich am Widerstand Rf2 aufbaut. Die Spannung am Bezugswiderstand Raf2 regelt die Leistungsstufe 10, die ihrerseits die Größe des Ladestroms regelt, der zur Batterie B fließt, und zwar

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in Abhängigkeit vom Vert der zweiten Bezugs spannung. Wenn sich die Schmitt-Triggerschaltung 18 ausschaltet, bleibt das Darlington-Paar TEJ6 und TH37 eingeschaltet, um damit das Fließen von Ladestrom zur Batterie B aufrechtzuerhalten. Dessen Stärke nimmt mit der Abnahme der integrierten Spannung am Kondensator C25 ab. Der Ladestrom Ic fließt die ganze Zeit, wobei der Istwert durch den Wert der zweiten Bezugsspannung geregelt wird, die ihrerseits durch die Stärke des Stroms geregelt wird, der durch das Darlington-Paar fließt, und das seinerseits wird durch die Arbeitsweise des Integrators geregelt.

Bezugnehmend auf Fig. 3A unterscheidet sich die zweite Schaltungsvariante gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Schaltung durch das Weglassen des Spannungsintegrators 22. Stattdessen stammt die Spannung, die an den Wandler 26 angelegt wird, von der Hegelstelle eines Potentiometers R56, das parallel zum Widerstand R5I geschaltet ist. Eine Zenerdiode Z5I ist in Reihe zum Widerstand R51 geschaltet. Die Schaltung ist ansonsten die gleiche wie die in Fig. 2 gezeigte.

Bezugnehmend auf Fig. 3B ist in der dritten Schaltungsvariante gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Schaltung wiederum das Weglassen des Spannungsintegrators 22 vorgesehen. Wie bei der in Fig. JA gezeigten Schaltungsvariante stammt die Spannung, die an den Wandler 26 angelegt wird, von dem Potentiometer R56. Eine Zenerdiode Z57 ist in Reihe mit einem Widerstand R57 über den Spannungseingang zur Regelschaltung geschaltet. Ein Potentiometer R58 ist zu einer Zenerdiode Z57 parallelgeschaltet, wobei die Regelstelle dieses Potentiometers mit der Minusseite des Potentiometers R5I verbunden ist, das in Reihe zum Darlington-Paar geschaltet ist.

Während in den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen die Differenz in den Zeitkonstanten die Arbeitsgrundlage ist, die durch die Spannungs- und Stromstärkenkomplexe entstehen, um eine zufriedenstellende Arbeitsweise des Ladesystems und eine all-

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mähliche Verringerung des EIN/AUS-Verhältnisses und eine durchschnittliche Ladestromstärke mit fortschreitendem Ladezyklus sicherzustellen, müssen im Falle der in Fig. 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiele irgendwelche Mittel vorhanden sein, um die relativen Erhöhungen in den Spannungs- und Stromstärkekomplexen zu regeln, um den gleichen Effekt zu erzielen.

Im Falle des in Fig. 3A gezeigten Ausführungsbeispiels stammt die Spannung für die Regelung des Spannungs/Stromwandlers 26 vom Potentiometer. Die Spannung am Flusende des Potentiometers ist die integrierte Spannung am Kondensator C25 minus den kombinierten μ

Steuerelektroden/Emissionselektroden-Spannungen an den Transisto- ™ ren des Darlington-Paars. Sie Zenerdiode Z51 leitet, solange ausreichende Spannung an sie angelegt ist. Im frühen Stadium des Ladezyklus ist die Spannung am Kondensator C25 auf einem Maximum, und folglich liegt an der Emissionselektrode des Transistors TR37 eine ausreichende Spannung, um die Zenerdiode leitend zu halten. Die Folge davon ist, daß ein maximaler Strom durch das Darlington-Paar und durch den Bezugswiderstand Hf2 fließt, um die Größe des Ladestroms auf einem hohen Durchschnittswert zu halten. Mit der kleiner werdenden integrierten Spannung am Kondensator 025 mit fortschreitendem Laden wird ein Punkt erreicht, bei dem die Zenerdiode zu leiten aufhört, und der Stromfluß zum Bezugswiderstand muß durch das Potentiometer R56 gehen, das einen hohen Widerstands- % wert hat. Folglich wird die Stromstärke des Stroms, der durch den Bezugswiderstand Rf2 fließt, stark gesenkt, und das führt zu einer Verringerung in dem durchschnittlichen Ladestrom. Das hat den Effekt, den Verstärkungsfaktor des Stromstärkekomplexes zu erhöhen.

Der gleiche Effekt läßt sich im Falle der in Fig. JB gezeigten Schaltungsvariante erreichen, außer daß die Versetzung, die im Emissionselektrodenweg des Darlington-Paars entsteht, einstellbar gemacht ist. In diesem Fall werden die Zenerdiode Z57 und das Potentiometer R58 von der Plusleitung über den Widerstand R57 aus gespeist, und das Minusende von R51 mit der Regelstelle des Po-

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tentiometers E58 verbunden, um die genannte regelbare Versetzung zu liefern. Mit der Annäherung der Batterie an ihren vollen Ladezustand wird die integrierte Spannung, die zu den Steuerelektroden/Emissionselektroden des Sarlington-Paars zurückgeht, in einer entsprechenden Weise wie in der in Pig. JA gezeigten Schaltung verringert .

Sei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Batterie B mit Ladestrom über eine Leistungsstufe 10 konstanter Spannung wie bei den anderen Ausführungsbeispielen versorgt. Die Bezugsspannung stammt von einem Widerstand Rf1, und sie wird mit der Istanschlußspannung der Batterie mittels einer Komparatorschaltung 12 verglichen, deren Ausgang an eine Schmitt-Triggerschaltung 18 angelegt wird. Der Ausgang von der Schmitt-Triggerschaltung 18 ist mit einem Integrator 24 verbunden, der seinerseits eine Konstantstromeinrichtung 30 und folglich die Spannung regelt, die an einem zweiten Bezugswiderstand Hf2 entsteht.

Die Spannung am Bezugswiderstand Hf1 kommt von einer ersten und einer zweiten Konstantstromquelle wie zuvor, wobei zur Vereinfachung nur die Quelle 14 gezeigt ist. Die Bezugsspannung, die am Bezugswiderstand Rf1 entsteht, wird ferner durch Sbrom verstärkt, der von einer dritten Konstantstromquelle 17 in der Form eines "Doppelrings" kommt. Ein Transistor TR?8 ist in Reihe zu der Konstante tromquelle 17 geschaltet und fungiert als Schalter. Wenn die Steuerelektroden/Emissionselektroden-Spannung des Transistors TR38 hoch genug ist, um zu einem Leiten des Transistors zu führen, wird der Sbrom von der Konstanbstromquelle 14 durch den Sbrom verstärkt, der von der Konsbanbstromquelle 17 kommt, um eine höhere Bezugsspannung am Widerstand RfI zu bilden. Wenn der Transistor TR38 ausschalteb, fließt nur der Strom von der Konstante bromquelle 14 im Widerstand RfI, und dadurch wird eine niedrigere Bezugsapannung gebildet.

Die Spannung, die für ein Leiten des Transistors TR58 sorgt, stammt

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von einem Komparatorbloek 34. Dieser Komparator 34 hat zwei Eingänge ρ und q. Der erste Eingang ρ ist mit einem Anschluß 36 verbunden, an dem eine Spannung induziert wird, die proportional zum Ladestrom ist. Diese Spannung kann von irgendeinem Punkt in der Ladeschaltung mittels bekannter Einrichtungen abgenommen werden. Der zweite Eingang q kommt von der Spannung von einem Kondensator C26. Dieser Kondensator C26 wird bis zur gleichen Spannung am Anschluß 36 geladen, wenn ein Schalter 38 geschlossen ist. Wenn der Schalter 38 geöffnet ist, entlädt der Kondensator C36 mit linearer Geschwindigkeit über eine KonstantStromeinrichtung 40. Der Schalter 38 ist so eingerichtet, daß er so ausreichend lange geschlossen werden kann, daß der Kondensator C26 geladen wird, und er kann so M ausreichend lange geöffnet werden, daß der Vergleichsvorgang vonstattengehen kann. Der Schalter 38 kann durch irgendwelche geeigneten Mittel automatisch geöffnet und geschlossen werden, die auf mechanischer Basis - angetriebener Drehschalter - oder auf elektronischer Basis - Multivibrator - arbeiten können. Der Komparator 34 erhält seinen Eingang von der Minusleitung über einen Widerstand R57.

Während der AnfangsStadien des Ladens, d.h. wenn die Batterie sich in einem fast entladenen Zustand befindet, ist die Dauer ⁿEinⁿ-Perioden relativ lang im Vergleich zu den "Aus"-Perioden. Während dieser Zeit fällt die Stärke des Ladestroms mit einer relativ J

konstanten hohen Geschwindigkeit ab. Jedesmal wenn der Schalter 38 also geschlossen und wieder geöffnet wird, liefert der Komparator 34 eine Spannung an die Steuerelektrode des Transistors TE38, da die Verringerungsgeschwindigkeit in der Spannung am Eingang ρ größer als die Verringerungsgeschwindigkeit in der Spannung am Eingang q. ist, und zwar als Folge des Tatsache, daß der Kondensator C26 durch die Konstantstromeinrichtung 40 entlädt, unter diesen Bedingungen wird die Bezugsspannung am Widerstand Rf1 auf ihrem höheren Wert gehalten, so daß das EIN/AUS-Verhältnis in einem Zustand gehalten wird, bei dem die "Ein"-Periode so lang im Vergleich zu der ^MAus"-Periode ist, wie das die Batteriebedingungen

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zulassen.

Wenn die Geschwindigkeit im Spannungsabfall am Anschluß 36 unter eine festgelegte Mindestabfallgeschwindigkeit geht, d.h. wenn die Spannung am Anschluß 36 in Sichtung auf eine konstante Größe geht, ist die Ausklinggeschvindigkeit der Spannung am Kondensator C26, der in die Konstant Stromeinrichtung 40 entlädt, größer als die Abfallgeschwindigkeit am Anschluß 36, d.h. der Eingang q fällt mit einer höheren Geschwindigkeit als der Eingang ρ ab. Unter diesen Bedingungen wird der Komparator 34 wirksam, um den Transistor TR38 zu blockieren und um die Konstantstromquelle 16 auszuschalten, was den Effekt hat, daß die Bezugs spannung auf ihren unteren Wert gesenkt wird und dadurch die ⁿEin"-Periode im Vergleich zur ⁿAusⁿ-Feriode verkürzt wird. Die Bezugsspannung wird auf diesem unteren Wert gehalten, bis die Abfallgeschwindigkeit in der Spannung am Eingang ρ die festgelegte HindeStabfallgeschwindigkeit überschreitet, wie sie durch die lineare Ausklinggeschwindigkeit der Spannung am Eingang q bestimmt ist, und daraufhin schaltet der Komparator 34 den Transistor T 38 wieder ein.

Der Grund für die sich wiederholende Folge eines Ausgleichs und eines Vergleichs besteht darin, daß die Verringerungsgeschwindigkeit des Ladestroms gewöhnlich kleiner wird, anstatt linear zu sein. Ferner ist die Funktion ia Abhängigkeit von vielen Faktoren veränderlich, von denen ein wichtiger der Ladezustand der Elemente beim Beginn des Ladens ist. Folglich ist es wichtig, die Geschwindigkeit der Stromstärkenverringerung wiederholt zu prüfen.

Bezugnehmend auf Fig. 6 werden immer noch in einer Ausführungsvariante, bei der das Laden einer Batterie mit vielen Elementen geregelt werden soll, wobei eine Anschlußspannung vorliegt, die sehr viel höher als die Eingangs spannung zu den Regelkreisen ist, um die Regelkreise mehr oder weniger genormt zu halten und um das Arbeiten mit vielen Hochspannungstransistoren zu umgehen, die teuer sind, eine entsprechende Anzahl von Elementen η an dem Minusende

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der Batterie B an der Stelle vorgesehen, die in der dargestellten Schaltung gezeigt ist. Der verbleibende Teil der Elemente m in der Batterie wird mit dem letzten Pluspol mit dem Plusanschluß einer geeigneten Hochleistungsquelle 46 verbunden, die den Ladestrom liefert. Biese Quelle ist mit ihrem Minuspol direkt mit dem Minuspol der Niederspannungsquelle 48 der Regelschaltung 50 verbunden. Alternativ kann ein Spannungsteiler zur Batterie parallelgeschaltet sein, wobei die Regelstelle so eingestellt wird, daß eine Spannung geliefert wird, die einen Durchschnitt der Spannung einer geeigneten kleinen Anzahl von Elementen entspricht.

Bei beiden Anordnungen ist keine nennenswerte Änderung in der Regelschaltung erforderlich, indem der Zustand der Batterie von der Anzahl von Elementen aus geprüft wird, die effektiv zwischen die Anschlüsse der Stromquelle der Regelschaltung geschaltet sind.

In einer weiteren Variante des Batterieladesystems zum Zweoke der Lieferung eines stärkeren Ladestroms handelt es sich bei der Leistungsstufe 10 geregelter konstanter Spannung in einem der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele um eine phasen-geregelte Thyristor-Ausgangsstufe mit einem oder mehreren !Thyristoren, der bzw. die einen elektronisch geregelten Schalter bzw. ein elektronisch geregelteis Relais darstellen. Die am Bezugswiderstand Rf2 j entstehende Regelspannung wird dabei so eingestellt, daß sie den Zündungswinkel der Thyristor-Ausgangestufe in einer solchen Weise regelt, daß dann, wenn die Regelspannung kleiner wird, der Zündungswinkel vergrößert wird, um damit den Stromübergang in die Batterie zu verringern. Durch ihren Aufbau liefert eine solche Thyristor-Ausgangestufe ein EHf/AUS-Yerhältnis, das sich bei dem Zweifachen der Wechselstrom-Netzfrequenz unter der Annahme einer Zweiweggleichrichtung wiederholt, und es kann unter Umstanden unzweckmäßig sein, mit einem EIH/AÜS-Verhältnis solcher hohen Frequenz für Regelzwecke zu arbeiten. Der Batterie muß die Möglichkeit gegeben werden, dieses EIU/AÜS-VerhäTfcnis durch ihre eigene Glättungswirkung zu integrieren, und man kann mit einer längeren Zeitprobe

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unter Verwendung von Methoden arbeiten, vie sie schon im Hauptpatent beschrieben worden sind. Noraaleleeente können folglich immer noch für das Feststellen des Zustandes der Batterie verwendet werden, wenn eine phasen-geregelte Thyristor-Ausgangsstufe verwendet wird.

In einer weiteren Variante des Batterieladesystems kann das vorgegebene EIN/AUS-Verhältniß der Thyristor-Ausgangsstufe zur Regelung des Ladestroms in der folgenden Weise benutzt werden.

Wie bereits erwähnt, wird die Anschlußspannung der Batterie beim Laden mit der Bezugsspannung verglichen, indem ein Komparator verwendet wird, dessen Ausgang durch ein kapazitatives Netzwerk integriert wird, wobei der integrierte Spannungsausgang direkt oder indirekt durch Verstärkung verwendet wird, um den Zündungswinkel der !Thyristor-Ausgangsstufe zu regeln. Sa eine direkte Beziehung zwischen dem Zündungswinkel (ΕΙΪΤ/AUS-Verhältnis) und der Regelspannung herrscht, kann die Regel spannung ebenfalls dazu verwendet werden5, die Bezugsspannring in einer solchen Weise zu regeln, daß mit fortschreitendem Laden und mit abfallender Ladestromstärke die Bezugs spannung allmählich ihrerseits durch die abfallende Hegelspannung gesenkt wird. Wenn die Eegelepannung (und folglich die Ladestromstärke) weiter auf einen Sollwert abfällt, kann die Besugsspasmusg dazu gebracht werden, auf den Wert von E Ref (NIEDRIG) abzufallen^ wie das bereits erwähnt worden ißt. Wichtig ist, daß bei dieser weiteren Ausführungsvariante während der Ladeperiode die Spannung an dem kapazitativen Netzwerk allmählich ausklingt. Darüber hinaus klingt sie während jeder "Aus"-Periode aus, und die Beendigung des Ladens wird immer noch dadurch bewirkt, daß die Ausklinggeschwindigkeit höher als die der Anschlußspannung der Batterie ist.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Batterieladesystem mit Mitteln zum Ableiten einer Bezugs spannung, mit Mitteln zum Vergleichen der Bezugsspannung mit der Istspannung der im Laden befindlichen Batterie und mit Mitteln, die von den Mitteln zum Vergleichen betätigbar sind und so eingerichtet sind, daS sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschluß spannung Über oder unter einem Sollwert liegt, nach Patent ... (Patentanmeldung P 19 26 917*1] dadurch gekennzeichnet, daß Mittel, die von den Mitteln betätigbar sind, welche so eingerichtet sind, daß sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Sezugsäannung und der Batterieanschlußspannung über oder unter einem Sollwert liegt, zur Änderung der Größe des Ladestroms zur Batterie zwischen zwei Grenzwerten als eine Funktion des festgestellten Unterschieds in der Spannung und Mittel zur Änderung der Größe der Bezugsspannung zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert als eine Funktion des EDJ/AUS-Ladezyklus vorgesehen sind.

2. Batterieladesystem nach Anspru H 1, dadurch gekennzeichnet« daß es Mittel zum Integrieren des Ausgangs der Mittel aufweist, die so eingerichtet sind, daß sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugs spannung und der Batterieanschlußspannung über oder unter einem Sollwert liegt.

5. Batterieladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß die Mittel zur Regelung der Größe der Ladestromstärke eine Leistungsstufe sind, die so geregelt ist, daß die Große des von ihr zur Batterie geleiteten Ladestroms eine Funktion der an die Leistungsstufe angelegten Spannung ist.

4« Batterieladesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet« daß die Mittel zum Ändern der Große des Ladestroms einen Integrator, der von den Mitteln betätigbar ist, die so eingerichtet sind, daß

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sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschluß spannung über oder unter dem Sollwert liegt, einen Spannungs/Stromwandler, der vom Ausgang des Integrators betätigbar ist, und eine Konstantstromeinrichtung aufweisen, deren Ausgang in Reihe mit einer Last geschaltet ist, an der eine zweite Bezugsspannung zur Regelung der Leistungsstufe entsteht.

5. Batterieladesystem nach Anspruch 4i gekennzeichnet durch ein Relais, das von den Mitteln betätigbar ist, die so eingerichtet sind, daß sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschlußβspannung über oder unter dem Sollwert liegt, wobei das Relais zwei Eontakte in Reihe mit dem Ausgang von der Konstantstromeinrichtung hat und so erregbar ist, daß die Eontakte geschlossen werden, wenn der Integrator seine Funktion beginnt, und so entregbar sind, daß die Eontakte geöffnet werden, wenn der Integrator seine Funktion beendet.

6. Batterieladesystem nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ändern der Größe des Ladestroms einen Integrator und eine Regelschaltung aufweisen, die vom Ausgang desselben derart betätigbar ist, daß eine zweite Bezugs spannung an einer Last zur Regelung der Leistungsstufe entsteht.

7· Batterieladesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung zwei Transistoren aufweist, die als ein Sarlington-Paar angeordnet sind.

8. Batterieladesystem nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet _t daß die Mittel zum Ableiten der ersten Bezugsspannung eine erste Eonstantstromquelle aufweisen, die Strom zu einem Widerstand leitet, an dem die Bezugs spannung entsteht, und daß die Mittel zur Änderung der Größe der Bezugsspannung zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert eine EOnstantstromquelle sind, die parallel zur ersten Eonstantstromquelle geschaltet ist, derart, daß der Strom durch den

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Bezugswiderstand verstärkt wird, wobei die zweite Konstantstromquelle progressiv auf "Ein" und "Aus" schaltbar ist, derart, daß die Bezugsspannung zwischen den Grenzwerten entsprechend dem Ausgang von den Mitteln erhöht bzw. vermindert wird, die so eingerichtet sind, daß sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschlußspannung über oder unter dem Sollwert liegt.

9. Batterieladesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ingtegrator parallel zum ersten Integrator vorgesehen ist, der die progressive Änderung in der Bezugsspannung zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert über eine zweite Eonstantstromquelle regelt.

10. Batterieladesystem nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zum jeweiligen Integrator ein Kondensator und ein Widerstand in Eeihe gehören, wobei der zweite Integrator eine längere Zeitkonstante als der erste Integrator hat.

11. Batterieladesystem nach Anspruch 6 und 8 oder 7 und· 8» dadurch gekennzeichnet, daß die progressive Änderung der Bezugs spannung zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert über die zweite Konstantstromquelle durch den Regelpunkt eines Potentiometers erhältlieh ist, das der Regelschaltung zugeordnet ist.

12. Batterieladesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Verringern der Stromstärke durch die Last vorgesehen sind, die der Leistungsstufe zugeordnet ist, wenn die integrierte Spannung durch das EIN/AUS-Verhältnis im Laden auf einen Sollwert verringert wird.

13. Batterieladesystem nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ableiten der ersten Bezugsspannung eine erste Konstantstromquelle aufweisen, die Strom zu einem Widerstand leitet, an dem die Bezugsspannung entsteht, und daß die Mittel zur Ände-

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rung der Größe der Bezugsspannung zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert eine zweite Konstantstromquelle sind, die parallel zur ersten Konstantstromquelle geschaltet ist, derart, daß der Strom durch den Bezugswiderstand verstärkt wird, wobei die zveite Konstantstromquelle auf "Ein" und "Aus" schaltbar ist, derart, daß die Bezugsspannung zwischen den Grenzwerten entsprechend der Ansklinggeschwindigkeit des durchschnittlichen Ladestroms erhöht bzw. verringert wird.

14· Batterieladesystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet» daß eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Ausklinggeschwindigkeit einer Spannung vorgesehen ist, die eine Funktion des Ladestroms bei einer bestimmten Geschwindigkeit der Spannangsangklingung ist» derart, daß eine dritte Konstantstromquelle eingeschaltet wird j wenn die Ausklinggeschwindigkeit der von dem ladestrom abgeleiteten Spannung größer als die festgelegte Geschwindigkeit der Spannungsausklingung ist.

15· Batterieladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14* dadurch gekennzeichnet, daß die Kittel, die so eingerichtet sind, da£ sie feststellen, wann die Differenz zwischen der Bezugsspannung und der Batterieanschlußspannung über oder unter dem Sollwert liegt, eine Schmitt-Triggerschaltung in der Form eines größengeregelten Schalters mit Totgang sind.

16. Batterieladesystem nach einem der Ansprüche 3 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsstufe eine phasengeregelte Thyristor-Ausgangs stufe ist.

17. Batterieladesystem nach einem der Ansprüche 3 bis 16, zuk Laden einer Batterie, die eine große Anzahl von Elementen in Eeihe bat, dadurch gekennzeichnet, daß die Begelschaltung zur Betätigung der Leistungsstufe nur zu einer bestimmten Anzahl von Elementes aas Minusende der Batterie parallelgeschaltet ist, während der Ladestrom durch alle Elemente der Batterie fließt.

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18. Batterieladesyetem nach einen der Anspräche 3 bis 16, zum Laden einer Batterie, die eine große Anzahl von Elementen in Reihe hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsteiler zur Batterie parallelgeschaltet ist, wo "bei der Regelpunkt des Spannungsteilers so eingestellt ist, daß er eine Spannung liefert, die einen Durchschnittswert dessen einer geeigneten kleinen Anzahl von Elementen bildet.

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