DE2217541A1 - Batteneladegerat - Google Patents

Description

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DR.-ING. VON KRHISLEi: Dl!.-IMG. SCHÖN V/Al.!;*" ^ ' ^J *'^f ' DR.-ING. TIi. MEYKR DR. FUES DlPL-CMEM. ALtK VOi-J KKEISLER DlPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KlOPSCH OlPL-IHCi. SELTING

5KOLNI₁DEICHMANNHaUS

S ί\ /ro

The Gates Rubber Company, 999 South Broadway, Denver, Colorado 80217 / USA

Batterieladegerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Batterieladegerät mit einer Energiequelle und einem; in Serie an die aufzuladende Batterie anzuschaltenden gesteigerten Gleichrichter, der durch seine Gate-Elektrode in den leitenden Zustand gesteuert wird, wenn zwischen Gate-Elektrode und dem Kathodenanschluß eine vorbestimmbare, sich invers zur Temperatur des gesteuerten Gleichrichters ändernde Mindestspannung liegt.

In der letzten Zeit werden in zunehmendem Maße Batteriezellen mit relativ kleiner Ladekapazität verwendet. Die Anwender solcher Batterien müssen in die Lage versetzt werden, die Batterien in den Ruheperioden des intermittierend aussetzenden Betriebes, schnall aufzuladen. Ein Anwendungsbeispiel für einen derartigen Batteriebetrieb ist die Verwendung von netzunabhängigen batteriebetriebenen Haarschneidemaschinen. Der Friseur.benutzt die Haarschneidemaschine für vielleicht eine Minute und legt nie dann auf einen Heiltet' zurück, der zugleich

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al r> Ladegerät dient. Hier wird die Batterie mit hohci· Laderate schnei] v/iederaufgeladen, um dann einer weiteren 1!-!1.UtIUIrIg (Entladung) unterzogen zu werden. Hier;, η .'ichließt sich ein v/eiterer Schnei 1-Ladevorg-ang an, usw..

Hieraus erkennt man, daß es nötig ist, die Aufladerate möglichst groß zu machen, damit der Friseur seine Haarschneidemaschine schnell wieder betriebsbereit hat. Gleichzeitig ist es aber notwendig, den Ladevorgang zu kontrollieren, um bei diesen Laderaten ein Überladen der Batterie zu vermeiden.

Bei den in neuerer Zeit in Handel erhältlichen sogenannten selbstregelnden Sehne]1-Ladegeräten für Batterien ist die verwendetet« elektrische Schaltung oft komplex, störanfällig und verursacht hohe Kosten. Diese bekannten Auf]adeschaltungen erweisen sich ferner häufig nicht als schnell genug, weil ihre Aufladeleitung für einige Anwendungsfälle nicht ausreicht, insbesondere wenn die Batterie nur auf einen Teil ihrer Nennkapazität, beispielsweise auf 80 %, aufgeladen werden soll. Ein Grund dafür, warum diese bekannten Aufladegeräte im allgemeinen unzureichend sind, besteht darin, da3 bei ihnen Ableitmittel zum Abführen der während des Aufladevorganges an Schaltelementen des Ladegerätes erzeugten Wärme vorhanden sind. Das Ergebnis dieser falschen Maßnahme besteht in einem Kompromiß zwischen Effizienz und Laderate, um die Wärmeableitung zu beschränken.

Druckschriftliehe Vorveröffentlichungen dieses Standes der Technik finden sich beispielsweise in den US-Patent-

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Schriften 289,3?8; 3,521,692,· 3,3^Jn 3,538,M5 und in dem Canadischen Patent 859,862.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Batterieladegerät der eingangs Art so zu \rerbessern, daß es einerseits imstande ist, eine Batterie schnell in ihren vollen Ladezustand zu versetzen, andererseits " aber die Batterieladung zu begrenzen, um eine Verschlechterung der Zellen nach der vollen Zellenaufladung zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) quer zur Energiequelle ein Spannungsteiler geschaltet ist, dessen Abgriff mit der Gate-Elektrode verbunden ist, und der hierdurch parallel zur Batterie eine Referenzspannung erzeugt, und daß

b) der gesteuerte Gleichrichter wenigstens teilweise von äußeren Wärmeabloitmitteln isoliert ist, derart, daß er sich· während des Ladevorganges im vie sent liehen frei aufheizen kann, um das Potential zwischen Gate-Elektrode -und Kathodenanschluß herabzusetzen und die Aufladung zu verstärken.

Das erfindungsgemäße Batterie]adegcrät hat dadurch eine erhöhte Wirksamkeit, daß die in dem gesteuerten Gleichrichter erzeugte Wärme in positiver V/eise verwendet wird, um eine erheblich kürzere Ladezeit zu erzielen. Insbesondere wird auch diejenige Ladezeit erheblich verkürzt, die zum Erreichen eines bestimmten Teil-Ladezustandes erforderlich ist. Die Schaltung des Batterieladegerätes läßt sich unter Verwendung

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einer außerordentlich geringen Anzahl von Schaltelementen ausführen. Das Batterieladegerät ist daher
mit extrem geringen Kosten herstellbar.

In Verbindung mit dem Batterieladegerät können thermische Kompensationsmittel innerhalb der Ladeschaltung
verwendet werden, um den gesteuerten Gleichrichter
in den Nicht1 adezustand zu schalten, wenn ein vorbestimmter Ladezustand erreicht worden ist und eine
Überladung verhindert werden soll.

Die Energiequelle des Batter'ieladegerätes besteht
vorzugsweise aus einer Wechselstromquelle, deren
Ausgang entweder an einen Halbwellengleichrichter

oder an einen Doppelwellengleichrichter angeschaltet \

ist. Ein Steuerkreis dient zur Erzeugung einer Vorspannung für die Gate-Elektrode des gesteuerten : Gleichrichters. Sie besitzt die Form eines Spannungsteilers, der parallel zur aufzuladenden Batterie eine
Referenzspannung erzeugt. Anstelle einer starken Begrenzung des dem gesteuerten Gleichrichter zugeführten
Stromes oder von Mitteln zur Ableitung einer großen

Menge der in dem gesteuerten Gleichrichter erzeugten ■

Wärme nutzt die Erfindung den Temperaturanstieg in \

dem gesteuerten Gleichrichter aus, um das Potential >

der Gate-Elektrode zu¹ erniedrigen und dabei am Anfang /

(nach einer kurzen und erwünschten thermischen Ver- j

zögerung) eine hohe Laderate der Batteriezelle ohne ;

irgendwelche nachteiligen Wirkungen zu. erreichen. ■

Ist die Batterie noch nicht voll aufgeladen, so reicht
die Spannung des Steuerkreises während jeder positiven
Halbwelle der Energiequelle aus, um den gesteuerten [

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Gleichrichter in den leitenden Zustand zu versetzen. Wenn die Batterie den vollen Ladezustand erreicht, wächst die von der Batterie) erzeugte zurückwirkende Vorspannung, bis die Vorwärtsspannung dc?r Gate-Elektrode nicht langer imstande ist, genügend Gate-Strom zu. erzeugen, um den gesteuerten Gleichrichter leitend /,u machen. Auf diese Weise wird die Aufladung automatisch begrenzt. D^rir Temperaturanstieg in der Batterie, im gesteuerten Gleichrichter oder-Ln der'Energiequelle, z*B. einem Transformator, kann vorteilhaft · ausgenutzt werden, um die Spannung der Steuerschaltung automatisch zu reduzieren urirl die-Ladungsbegrenzung'zu■' beschleunigen.

Das Batterieladegerät der='Erfindung ist vorzugsweise bei der Aufladung abgedichteter elektrochemischer Sekundärzellen anwendbar, wie beispielsweise bei abgedichteten Nickel-Cadmium-Zellen,- Nickel-Zink-Zellen und Blei-Säure-Zellen, Auf diese Zellenarten ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. ·-■-

Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild des Ladegeräts nach der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der in der Batterieschaltung nach Fig. 1 verwendeten Steuerschaltung, und ■ '

Fig. 3 eine grafische Darstellung des typischen Spannungsverlaufs einer speziellen Zelle während des Aufladevorganges.

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In Fig. 1 ist eine Batterie dargestellt, die aus einer oder mehreren aufzuladenden Zellen besteht und mit D bezeichnet ist. Eine elektrische Energiequelle zum Aufladen der Batterie wird von einem Transformator T gebildet, der eine Primärwicklung IO und eine Sekundärwicklung 12 besitzt. Die Primärwicklung-wird Über den Stecker I^ erregt, der an die normale 50 Ρϊζ Wechselspannung der Versorgungsnetzes gelegt ist. Ferner ist ein Ein/Aus-Schalter l6 sowie eine Schutzsicherung l8 vorgesehen. Die Klemmen der oekundärvicklung 12 des Transformators bilden einen ersten Ladeanschluß 20 und einen zweiten Ladeanschluß 22.

Der Strom der Sekundärwicklung 12 wird über einen gesteuerten Gleichrichter SCR (silicon controlled rectifier) der Batterie B zugeführt. Der gesteuerte Gleichrichter ist nicht mit einem Wärmeableitblech versehen. Er besitzt einen Anodenanschluß I¹I, einen Kathodenanschluß 26 und die Gate-Elektrode 28.

Quer zu den Ladeanschlüssen 20 und 22 ist ein Spannungsteilernetzwerk geschaltet, das aus dem Widerstand Rl und einem Refererizspannungs-Elem'ent 30 besteht. Zwischen dem Widerstand Rl und dem Referenzspannungs-Element 30 befindet sich der Abgriff 32. Die Referenzspannung kann von jedem geeigneten Bauelement 30, wie beispielsweise einem Thermistor, einem Dehnungsmesser, einem Druckumformer, einem Widerstand, einer Fotodiode oder einer Zer-nerdiode erzeugt werden. Dieses Element 30 muß in der Lage sein, elektrischen Strom zu leiten und dabei eine Spannung zwischen seinen Anschlüssen zu erzeugen.

Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung erfolgt

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die Erzeugung der Referenz Spannung zwischen dem Abgriff 36 und dem Anschluß 22 durch das gestrichelt umrandete Element ~$h, das in Fig. 2 herausgezeichnet ist. Die Zenerdiode CD2 erzeugt eine Referenz- oder Schwellenspannung, die nahezu unabhängig vom Stromfluß durch das Element ist, solange dieses im Sperrzustand innerhalb seiner Durchbruehspannung in der Nähe des sogenannten "Zenerknies" betrieben wird. Eine gewünschte Referenzspannung zwischen dem Anschluß 36 und dem Ladeanschluß 22 erhält man durch Justierung des Kontaktarmes 38 des Potentiometers entlang des Widerstandes R2.

Anschluß 32 des Spannungsteilers oder Kontaktarm des Potentiometers ist über die Diode Dl mit dem Anodenanschluß 36 an dem Anodenanschluß 38 mit der Gate-Elektrode 28 des SCR verbunden;

Für den Fachmann sind gewisse Modifikationen der in der Zeichnung dargestellten Schaltung möglich. Beispielsweise können die von der Sekundärspule 12 des Transformators kommenden Eingiangssignale einer Doppelweggleichrichtung unterzogen werden, wie sie bei Verwendung eines Doppelviellen.gleichrichters in Brückenschaltung oder einer Anordnung mit Mittel anzapfung eintritt. Zusätzlich kann eine mit Rl oder dem Elem-ent 30 in Reihe !geschaltete Diode vorgesehen sein, um die über den ILadearischluß 22 einwirkende negative Halbwelle abzubloGken.

Im Betrieb wird das von der Sekundärwicklung des Transformators 12 kommende Signal an den Spannungsteiler gegeben, der-zwischen dem Abgriff 36-an dem Anschluß 22 eine Referenzspannung erzeugt. Der

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Spannungswert des ReferenceJementes JO oder die Position des Kontaktarmes 38 des Potentiometers ist so gewählt, daß eine Referenzspannung erzeugt wird, die so groß ist, daß die Vorwärt-Gate-Spannung an Anschluß 38 etwa gleich ist der Summe der End-Ladespannung der Batterie B plus dem Spannungsabfall am Gate-Kathodenanschluß des SCR. Diese End-Ladespannung der Batterie ist gewöhnlich etwas größer als die endgültige Spannung der Zelle nach dem Aufladen, wie sie sich bei offenem Ladeschaltkreis darstellt. Beispielsweise liegt eine annehmbare End-Ladespannung bei einer Nickel-Zink-Zelle, die normalerweise bei offenem Ladeschaltkreis eine Spannung von 1,7 V hat, bei etwa 1,85 V.

Solange die Batterie noch nicht in vollaufgeladenem Zustand ist, reicht das am Abgriff 28 liegende, von der Referenzspannung bestimmte Signal aus, um die Gate-Elektrode des SCR zu steuern und der Batterie B während jeder positiven Halbwelle einen Ladeimpuls zuzuführen. Die Kontrolle der Aufladung erfolgt durch SpannungsrUckkoppltJng von der Batterie. Am Ende einer jeden positiven Halbwelle eines Ladeimpulses geht die Ladespannung auf Null zurück ,und der SCR befindet sich im nichtleitenden Zustand. Am Anfang eines jeden der von der Sekundärspule ^xdes Transformators gelieferten aufeinanderfolgenden Impulse wird der SCR geöffnet, unter der Voraussetzung, daß das Potential 'an der Gate-Elektrode (am Abgriff 28) mindestens so groß ist wie die induzierte Spannung der Batterie plus dem Spannungsabfall an der Gate-Kathodeverbindung des SCR. Während der SCR zu Beginn der Entladung in jeder positiver Halbwelle relativ frUh

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zündet, d.h. bei einem großen Leitwinkel, erfolgt die Zündung bei Anwachsen der Ladespannung der Batterie und bei Annäherung an den nahezu vollständigen Ladezustand später innerhalb des Halbwellenzyklus, d.h. bei einem kleineren Leitwinkel., bis der SCR von den Ladeimpulsen vollständig in seinen Schließzustand getrieben wird.

Bei der erfindungsgemäßen Batterieladeschaltung ist ganz besonders wichtig, daß ein Aussetzen der Schnellentladung erfolgt. Dieses Merkmal wird erreicht, indem der Temperatureffekt des gesteuerten Gleichrichters für die Steuerung nutzbar gemacht wird. Wenn die Temperatur des gesteuerten Gleichrichters im Anfangsstadium der Ladeperiode anwächst, wird ein geringeres Signal an der Gate-Elektrode benötigt, um den gesteuer ten Gleichrichter in den leitenden Zustand zu steuern. Wenn sich die Batterie dem Ende der Aufladung nähert und das Ladegerät in Phasenvjinkelsteuerung geht" (d.h. der Leitwinkel verkleinert sich).verringert sich der Effektivwert des Stromes durch den gesteuerten Gleichrichter hindurch und das Element kühlt sich ab. Diese Kühlung erhöht die Zündspannung an der Gate-Elektrode und bewirkt, daß die Zündung in dem Wechselspannungszyklus später erfolgt. Auf diese Weise reduziert sie den Ladestrom und verursacht eine weitere Abkühlung des gesteuerten Gleichrichters. Dieser Kopplungseffekt dauert an bis der Ladestrom abgebrochen ist und der gesteuerte Gleichrichter endgültig in den nichtleitenden Zustand gebracht worden ist. Verbleibt die Batterie in diesem Zustand bei geöffnetem Ladestromkreis, so fällt ihre Spannung allmählich ab, bis ein Gleichgewichtspotential erreicht ist. Durch

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geeignete Auswahl der Werte der Bauteile kann die Schaltung so ausgelegt werden, daß sie einen Aufrechterhaltungs-Ladeimpuls jetzt und zu dem Zeitpunkt zuläßt, wenn das Batteriegleichgewleht erreicht ist.

Die Fehlkonzeption bei zahlreichen bekannten Batterieladegeräten besteht darin, daß das Spannungsniveau der Batterie während der Aufladung etwa in Höhe der Nennspannung der Batterie gehalten wird, um Zerstörungen zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die 'Aufladerate im Anfangsstadium der Aufladung wesentlich, höher gewählt werden kann als sie normalerweise angesetzt wird. Die Batteriespannung wächst während dieser Anfangsperiode und erreicht ein Maximum oberhalb der Kennspannung (und der End-Ladespannung). Danach wird die Spannung auf ein Sicherheitsniveau erniedrigt, vjenn sich der Ladezustand der vollen Ladekapazität der Zelle nähert. Eine charakteristische Kurve, die die Spannungshöhe einer abgedichteten Nickel-Zink-Zelle nach der Erfindung während der Aufladung zeigt, ist in Fig. 3 in Form der Kurve A dargestellt. Aus Kurve A erkennt man, daß die Spannung zu Beginn der Aufladung (entsprechend dem Anwachsen der Temperatur des SCR) schnell ansteigt, dann durch ein Maximum hindurchgeht und schließlich zusammen mit der Temperatur des SCR abfällt. Hierzu stellt sich die Ladekurve eines Batterieladegerätes nach dem Stand der Technik in direktem Kontrast dar. Diese Kurve ist mit B bezeichnet. Sie repräsentiert eine im wesentlichen konstante Laderate, bei welcher die Spannung monoton ansteigt, um langsam den der Entspannung des Ladezyklus entsprechenden Spannungswert anzunehmen. Es leuchtet unmittelbar ein,und ist

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durch Versuche bestätigt, daß es eine Aufladung entsprechend Kurve A nach der vorliegenden Erfindung dem Anwender erlaubt, die volle Kapazität der aufzuladenden Batteriezelle in erheblich kürzerer Zeit zu erreichen als bei einem Aufladevorgang bekannter Art, wie er durch die Kurve B repräsentiert wird. Die verkürz-te Ladezeit fällt noch mehr ins Gewicht, wenn nur ein Teil der Nennkapazität (z.B. zwischen etwa 60 und 95 %) gewünscht oder gefordert ist.

Um einen Verlauf der Batterieaufladung zu erhalten, wie er in Kurve A von Fig. 5 dargestellt ist, ist die Wärmeentwicklung in dem gesteuerten Gleichrichter wichtig. Die Wärme wird bei normalen Belastungszyklen und Lastfrequenzen in einem SCR hauptsächlich durch die Leistungsverluste erzeugt. Ein grundlegendes Merkmal der Erfindung besteht darin, diese Hitze-"Verluste" durch thermische Isolierung des SCR zu Kopplungszwecken auszunutzen, anstatt die Hitze., beispielsweise durch Verwendung von Ableitblechen o.dgl. abzuführen. Ferner wird der durch den gesteuerten Gleichrichter fließende Strom bevorzugt nicht begrenzt. Dies würde ebenfalls zu einer Abschwächung der Aufheizung führen. In Jedem Fall muß natürlich gesorgt werden, daß die Wärmeentwicklung in dem gesteuerten Gleichrichter unterhalb der maximalen Arbeitstemperatur des Bauelementes bleibt, um dessen Zerstör-ung zu vermeiden. Der Maximalwert ist oft als "dv/dt" Leistungsgrenze bezeichnet, wobei ν die Spannung und t die Zeit darstellt» Eine vollständige Diskussion der Wärmeabhängigkeit und der Leistungsgrenze gesteuerter Siliziumgleichrichter findet sich in den Kapiteln 1 und J des SCR-Manual von General Electric, 5. Ausgabe.

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Bei dem erfindungsgemäßen Batterieladegerät kann es in einigen !"allen erforderlich nein, einen strombogrenzenden Widerstand zwischen die Anschlüsse 20 und P.ü oder 26 und ^O zu schalten und/oder ein verhältnismäßig kleines Ableitblecb zu verwenden, um die Wärmeentwicklung in de^ gesteuerten Gleichrichter unterhalb der Zerstörungcgrenze zu halten. Ob solche Wärmeableitmittel verwendet werden sollen, wird der mit der Entwicklung des Batterieladegerätes beauftragte Konstrukteur in Kenntnis des Typs der aufzxiladenden Batterie,der Größe und Leistungsfähigkeit des Transformators und der Größe und Grenzleistung des gesteuerten Gleichrichters ohne weiteres entscheiden können. Das Kriterium besteht darin, die Wärmeausbildimg in dem gesteuerten Gleichrichter so groß wie möglich zu halten und dennoch die Temperatur auf einem Wert unterhalb derjenigen Temperatur zu halten, bei der die Zerstörung des Bauelementes erfolgt. Für die Aufladung der meisten Batteriezellen, insbesondere jener mit kleiner Kapazität, wird es nicht nötig sein, Warmeableitbleche oder strombegrenzende V/i — derstände einzusetzen, wenn die elektrische Schaltung vorsichtig dimensioniert ist.

Die folgenden Beispiele sollen einige Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen erläutern.

Beispiele I - VII

Diesen Beispielen ist die allgemeine Schaltung nach Fig. 1 unter Verwendung der Einrichtung aus Zenerdiode und Potentiometer gemäß Fig. 2 verwandt, mit der Ausnahme, daß eine zusätzliche Diode, die als DJ bezeichnet

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ist,in Reihe mit Rl liegt. Die aufgeladene Batterie ist eine abgedichtete Nickel-Zink-SekundärzelIe mit Unter-C-Forrnat und einer Nennspannung von etwa 1,6 V. Diese Zelle ist neun Lade/Entladezyklen ausgesetzt worden. In den Beispielen I, II und V (s.Tabelle i) wurde ein Ableitblech in Form einer großen Krokodilklemme am Gehäuse des SCR befestigt. Beim Ausführungöbelapiel IV wurde ein ' Ableitblech von mittlerer Größe in Bⁿorm einer kleinen Krokodil skiemme eingesetzt. In den Beispielen III, VI und VII wurde kein äußeres Ableitblech oder Wärmeabführungskanal arn SCR eingesetzt. Bei ,jedem der Ausführungsbeispiele wurde die gesamte Ladezeit willkürlich gewählt. Aus Tabelle I erkennt man leicht, daß bei denjenigen Ausführungsbeispielen, bei denen die Wärmeentwicklung des SCR maximal ausgenutzt wurde, die Amperestunden-Kapazität der Zelle auf 1,0 V-Niveau bezogen wesentlich größer ist, wenn man sie auf die Gesamtladezeit der Zelle bezieht. Die einzelnen Bauteile des Batterieladegerätes haben folgende Kenndaten:

Transformator 6,3 V, 1 A

Dl, D3 206^-6916

Rl 10 Ohm

R2 100 Ohm

ZD2 3,9 V

SCR 2N4151 (Motorola Corporation)

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BAD OBlGlNAU

Tabelle I

Dei- Zyklus Endwert d. Wärmeabieit' spiel Nr. Ladespanng. blech

Ges.Lade- Entladezeit Min. kapazität

Ah auf 3,0

Volt

I	3	T, 85	Große	Klemme	200	.95
II	4	1.85	Große	Klemme	105	.82
III	5	1.85	Keine		100	1.20
IV	6	1.85	Kleine	Klemme	546	LOS
V	7	1.88	Große	Klemme	400	1.17
VI	8	1.88	Keine		107	1.15
VII	9	1.88	Keine		450	I.23

Beispiele VIII - X

Die gleiche Ladeschaltung wie bei den vorigen Beispielen wurde verwendet, um eine wJad er auf ladbare abgedichtete Nickel-Zink-Batteriezelle von I/3 AA-Format wiederholt aufzuladen. Die Ladezeit wurde bei jedem Beispiel konstant bei 5 Minuten gehalten, während die Entladung mit einer Rate von 0,8 A auf eine Höhe von 1,0 V stattfand. Bei dem Beispiel VIII wurde ein Wasserbad mit konstanter Temperatur (23° C) verwandt, um ideale Wärmeableitung zu simulieren. Die Durchschnittsentladezeit auf das 1,0 V-Niveau betrug 4l,7 Sek. bei einer Entladekapazität von 9*25 mAh.

Bei Beispiel IX wurde ein kleines Ableitblech verwandt, das den kleineren Anteil der vom SCR entwickelten Wärme ableiten konnte. Bei diesem Beispiel varitet die Temperatur des SCR von 23° C bis 30°, der Mittelwert der Entladezeit auf das 1,0 V-Niveau betrug 52,3 Sek.,entsprechend einer Entladekapazität der Zelle von 11,6 mAh.

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In Beispiel X wurde kein Ableitblech verwandt. Der Mittelwert der Entladezeit auf das 1,0 V-Niveau betrug etwa 54,7 Sek... Dies gibt 12,2 mAh für die Entladekapazität. Man erkennt leicht, daß die Erfindung, wie durch das AusfUhrungsbeispiel IX gezeigt.und durch das AusfUhrungsbeispiel X noch deutlicher demonstriert,wird, die Ladekapazität der Zelle für eine vorgegebene Ladezeit erhöht. Wenn die Ladezeit reduziert wird, sind die Vorteile, die durch das erfindungsgemäße Batterieladegerät entstehen, noch größer.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Punkt, bei dem die Laderate eine Gegenkopp-lung erzeugt, d.h. der Zeitpunkt zu welchem die Steigung der Kurve A nach Fig. 3 negativ wird, sich selbsttätig einstellt. Die Kontrolle des Zeitpunktes, in dem die Gegenkopplung eintritt, kann wichtig sein, beispielsweise um das thermische Durchgehen eines Schaltelementes zu verhindern. Diese Kontrolle wird durch Verwendung der thermischen Rückkopplung bewirkt, um die Vorspannung der Gate-Elektrode am Abgriff 28 herabzusetzen und zu bewirken, daß der gesteuerte Gleichrichter innerhalb des Weehselspannungszyklus später zündet. Man kann dies erreichen, indem die Bezugsspannung zwischen den Punkten J>6 und 22 erniedrigt und/oder die Spannung an Dl erhöht wird. Zu diesem Zweck kann eine Zener-diode mit negativem Temperaturkoeffizienten verwandt werden, die in Wärmeberührung mit einem wärmeentwiekelnden Bauelement, z.B. dem Transformator, dem gesteuerten Gleichrichter oder in einigen Fällen mit der aufzuladenden Batterie gebracht wird. Die Erhöhung der Spannung an Dl wird durch \^erwendung einer Diode mit positivem Temperaturkoeffizienten erreicht, die in Wärmeberührung mit einem der schon genannten w'ärmeentwiekelnden Element gebracht wird.

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Die Erfindung ist keineswegs auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Beispie]sweise muß als gesteuerter Gleichrichter nicht unbedingt ein SCR verwendet werden. An seiner Stelle kann ein gesteuerter Abschal tor,ein lichtbetätigter gesteuerter Gleichrichter oder eine Schaltung aus zwei Transistoren zum Einsatz kommen, wobei ,leweils leichte Modifizierungen der Schaltung nötig sind.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   1.Batterieladegerät mit einer Energiequelle und einem η Serie an die aufzuladende Batterie anzuschaltenden gesteuerten Gleichrichter, der durch seine Gate-Elektrode in den leitenden Zustand gesteuert wird, wenn zwischen Gate-Elektrode und dem Kathodenänschluß eine vorbestimmbare, sich invers zur Temperatur des gesteuerten Gleichrichters ändernde Mindestspannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) quer zur Energiequelle (12) ein Spannungsteiler (Rl, 34) geschaltet ist, dessen Abgriff (32) mit der Gate-Elektrode (.38) verbunden ist, und der hierdurch parallel zur Batterie B eine Referenzspannung erzeugt, und daß

   b) der gesteuerte Gleichrichter SCR wenigstens teilweise von äußeren Ableitmitteln isoliert ist, derart, daß er sich während des Ladevorganges im wesentlichen frei aufheizen kann, um das Potential zwischen Gate-Elektrode (J)Q) und Kathodenanschluß (26) herabzusetzen und die Aufladung zu verstärken.

   2. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle die Sekundärwicklung (12) eines an eine WechselSpannungsquelle angeschaltenden Transformators T enthält.

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   J5. Batterieladegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Sekundärwicklung (12) mit einem Doppelwellengleichrichter verbunden ist.

   4. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Gleichrichter ein gesteuerter Siliziumgleichrichter ist.

   5. Batterieladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus einem zwischen einen Pol (20) der Energiequelle und den Abgriff (32)- geschalteten Widerstandselement und einem weiteren Schaltelement besteht, das zu derjenigen Gruppe von Bauteilen gehört, denen ein Termistor, Dehnungsmesser, eine Zenerdiode, ein Druckwandler, ein Widerstand und eine Fotodiode zuzurechnen ist.

   6. Batterieladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus einer mit einem Widerstand Rl in Reihe liegenden Zenerdiode(CD2 )besteht, welcher ein Potentiometers (R2), an dessen Abgriff (J>6) die Referenzspannung abnehmbar ist, parallel-geschaltet ist-

   7. Batterieladegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenanschluß der Diode (Dl) mit dem Abgriff des Potentiometers(R2)verbunden ist, während der Kathodenanschluß der Diode 0)1)an die Gate-Elektrode (28) angeschlossen ist.

   8. Batterieladegcrät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode $31) einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt und in thermischem Kontakt mit dem gesteuerten Gleichrichter steht.

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   9. Batterie!adogertt nach Anspruch 7, dadurch zeichnet, daß die Diode einen positiven Temperaturkoeffizient en besitzt und in thermischem Kontakt mit der aufzuladenden Batterie (D) steht.

   10.· Batterie!adegerat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode einen positiven Temperaturkoeffizieten besitzt und in thermischem Kontakt mit einem als Energiequelle für das Ladegerät dienenden Transformator (T) steht.

   11. Batterieladegerät nach Ansoruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (CD2) einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt und in thermischem Kontakt mit dem gesteuerten Gleichrichter steht.

   IP. Batterie!adegerHt nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (CD2) einen negativen Temperaturkoeffizient en besitzt und in thermischem Kontakt mit einem als Energiequelle für das Ladegerät dienenden Transformator (T) steht.

   13· Batterieladen;er*it nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode mit positivem Temperaturkoeffizienten in Reihe mit der Zenerdiode (CD?) geschaltet ist und in thermischem Kontakt mit dieser steht, und daß die Zenerdiode (CD2) einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt.

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