DE2326105A1

DE2326105A1 - Aus dem wechselstromnetz betreibbares batterieladegeraet

Info

Publication number: DE2326105A1
Application number: DE2326105A
Authority: DE
Inventors: Karl Ackermann
Original assignee: Robert Bosch Photokino GmbH
Current assignee: Robert Bosch Photokino GmbH
Priority date: 1973-05-23
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1974-12-12
Also published as: US3875490A

Description

Anlage zur Patentanmeldung R. Nr. 848

21. 5. 1973 St / Pz

ROBERT BOSCH PHOTOKINO OMBH Stuttgart

Aus dem Wechselstromnetz betreibbares Batterieladegerät

Die Erfindung betrifft ein aus dem Wechselstromnetz betreibbares Batterieladegerät, bei dem die Batterie über eine Gleichrichteranordnung aufgeladen wird, und welches einen von der Batteriespannung gesteuerten elektronischen Schalter zum Unterbrechen des Ladestroms enthält, dessen Steuerelektrode an einen von der gleichgerichteten Wechselspannung gespeisten Spannungsteiler mit in Abhängigkeit von der Grosse der Batteriespannung veränderlichem Teilerverhältnis angeschlossen ist.

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Netzgespeiste Batterieladegeräte, die zum Unterbrechen des Ladestroms einen mit der aufaiLadenden Batterie in Reihe liegenden elektronischen Schalter, beispielsweise einen Thyristor, benutzen, sind in verschiedenen Ausführungsarten bekannt. Der Thyristor wird dabei im Halbwellenzyklus betrieben, d. h. er wird bei jeder Halbwelle des Wechselstroms, die bezogen auf seine Durchlassrichtung phasenrichtig liegt, erneut eingeschaltet. Zum Sperren des Thyristors ist dessen Steuerelektrode an einen Spannungsteiler angeschlossen, der bei den bekannten Geräten aus mindestens einem ohmschen Widerstand und einem weiteren Thyristor gebildet ist. Die Steuerelektrode dieses weiteren Thyristors liegt an einer zur jeweiligen Batteriespannung proportionalen Spannung. Sobald.die Batterie ihre Ladeschlußspannung erreicht hat, wird der Thyristor des Spannungsteilers gezündet und es fliesst ein Strom über seine Anoden- Kathodenstrecke. Der höhere Spannungsabfall am ohmschen Widerstand des Spannungsteilers bewirkt, dass der in Reihe zur Batterie liegende Thyristor gesperrt und der Batterieladestrom unterbrochen wird.

Bei netzgespeisten Batterieladegeräten besteht die Gefahr, dass der Ladevorgang der Batterie unterbrochen wird, bevor diese ihre Sollspannung auch nur annähernd erreicht hat. Dies rührt davon her, dass die am Gleichrichterausgang liegende Batteriegleichspannung von Wechselspannungshalbwellen aus dem Gleichrichter überlagert ist. Die Grosse dieser überlagerten Wechselspannung ist abhängig vom Ladestrom, dessen Stärke sich wiederum nach der jeweils vorliegenden Netzspannung richtet, welche bekanntlich sehr starken Schwankungen unterliegt. Es muss daher dafür gesorgt werden, dass der elektronische Schalter zum Unterbrechen des Ladestroms nicht auf den Mittelwert aus Batteriespannung und überlagerter Wechselspannung, sondern nur auf die tatsächlich vorhandene Batteriespannung reagiert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Batterieladegerät zu schaffen, das in seinem Aufbau sehr einfach sowie teilesparend ist und das auch bei Vorliegen starker

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Netzspannungsschwankungen sehr zuverlässig und genau arbeitet.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem aus dem Wechselstromnetz betreibbaren Batterieladegerät, bei dem die Batterie über eine Gleichrichteranordnung aufgeladen wird, und welches einen von der Batteriespannung gesteuerten elektronischen Schalter zum Unterbrechen des Ladestroms enthält, dessen Steuerelektrode an einen von der gleichgerichteten Wechselspannung gespeisten Spannungsteiler mit in Abhängigkeit von der Grosse der Batteriespannung veränderlichem Teilerverhältnis angeschlossen ist, dadurch gelöst, dass der Spannungsteiler aus einem Kondensator und der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors besteht, dessen Basis an einer zur Batteriespannung proportionalen Gleichspannung liegt.

Die vorgeschlagene Schaltung benötigt somit zum Steuern des das Unterbrechen des Ladestroms bewirkenden elektronischen Schalters lediglich eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Transistor, dessen jeweiliger, das Spannungsteilerverhältnis der Reihenschaltung bestimmender Leitwert ausschliesslich von der Batteriespannung vorgegeben wird.

Um zu erreichen, dass sich das Gerät wieder selbsttätig einschaltet, sobald die Batteriespannung unter einen bestimmten Pegel absinkt, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung parallel zum Kondensator ein ohmscher Widerstand angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.

Der mit Steckern 1, 2 an das Wechselstromnetz anschliessbare Transformator 5 hat primärseitig eine Wicklung 4 und sekundärseitig eine Ausgangswicklung 5. Die in letzterer erzeugte Spannung wird in einem Brückengleichrichter 6 gleichgerichtet. Am Ausgang des Oleichrichters (Punkt 7) steht eine pulsierende Gleichspannung.

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Vom Punkt 7 führt eine positives Potential führende Leitung 8 zu einer Anschlussklemme für den Pluspol einer aufzuladenden Batterie 9. Die negative Anschlussklemme für die Batterie 9 liegt am Anschlusspunkt 10 des Brückengleichrichters 6 (Leitung 11).

Die Leitung 8 enthält einen als elektronischen Schalter zum Unterbrechen des Ladestroms dienenden Thyristor 12, an dessen Anode die am Ausgang des Gleichrichters 6 auftretende pulsierende Gleichspannung liegt.

Die Schaltung enthält weiterhin einen Kondensator 15* welcher den Wechselspannungsanteil der pulsierenden Gleichspannung auf die Steuerelektrode 14 des Thyristors 12 überträgt. Wie aus der Figur ersichtlich, ist der Kondensator zwischen dem Punkt 7 und dem Thyristor 12 über dessen Steuerelektroden- Kathodenstrecke an die Leitung 8 und ausserdem über die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors 15 an die negatives Potential führende Leitung 11 angeschlossen. Das über den Kondensator IJ> geführte Signal bewirkt, dass der Thyristor 12 bei jeder positiven Wechselspannungshalbwelle in den leitenden Zustand überwechselt, sobald an der Steuerelektrode 14 die erforderliche Zündspannung vorhanden ist. Geht die pulsierende Spannung durch den Nullpunkt, so fällt der Thyristor in den Sperrzustand zurück. An der Kathode des Thyristors 12 steht die Batteriegleichspannung, der die Ladespannung aus dem Gleichrichter 6 überlagert ist. Die Grosse dieser überlagerten Spannung ist abhängig von der jeweiligen Leerlaufspannung der Batterie und der angelegten Ladespannung.

Die Basis des vorerwähnten Transistors 15, dessen„Kollektor-Emitterstrecke in Reihe zum Kondensator 13 liegt, ist-^n einen von der Batteriespannung gespeisten Spannungsteiler aus ohmschen Widerständen 16, 17, 18, 19 angeschlossen. Der Widerstand 19 hat dabei die Aufgabe, den Temperatürgang der Basisspannung des Transistors 15 zu kompensieren.

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Die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 15 bildet zusammen mit dem Kondensator 13 einen Spannungsteiler für das an die Steuerelektrode 14 des Thyristors 12 geführte Wechselspannungssignal. Solange der Transistor 15 gesperrt ist, steht das Spannungssignal in voller Höhe an der Steuerelektrode 14 des Thyristors Führt man dagegen der Basis des Transistors 15 ein Signal zu, mit dem der Leitwert dieses Transistors so geändert wird, dass sich die Spannung an der Steuerelektrode 14 verringert, so verursacht dies einen Phasenanschnitt des WechselSpannungssignals, wodurch spätestens bei 90° Phasenverschiebung der Thyristor vollständig gesperrt wird.

Der Leitwert des Transistors 15 wird über den Spannungsteiler 16 bis 19 von der jeweiligen Leerlaufspannung der Batterie 9 bestimmt. Mit zunehmender Leerlaufspannung erhöht sich auch der Leitwert des Transistors, wodurch die Spannung an der Steuerelektrode 14 entsprechend abnimmt. Es ergibt sich ein Phasenanschnitt des zum Zünden des Thyristors dienenden Wechselspannungssignals,welcher vor der Spannungsspitze beginnt. Mit steigender Leerlaufspannung der Batterie wird der Anschnitt zur Spannungsspitze hin verschoben. Ist die Spannung an der Steuerelektrode 14 soweit abgesunken, dass sie unter der erforderlichen Zündspannung liegt, bleibt der Thyristor 12 gesperrt. Dies hat zur Folge, dass sich der Kondensator auf die Spitzenspannung der positiven Halbwelle des Wechselspannungssignals auflädt. Es kann somit kein Wechselspannungssignal an die Steuerelektrode 14 gelangen, so dass der Thyristor 12 in gesperrtem Zustand verbleibt. Hieran ändert sich auch nichts, wenn der Transistor 15 infolge Absinkens der Batteriespannung wieder einen kleineren Leitwert annimmt. Durch kurzzeitiges Trennen vom Wechselspannungsnetz kann die Schaltung wieder aktiviert werden, denn es genügt ein Wechselspannungsimpuls, um den Thyristor 12 einzuschalten und damit den Kondensator 13 zu entladen·

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Es ist wünschenswert, die Batterie beim Unterschreiten einer bestimmten Leerlaufspannung automatisch nachzuladen. Hierzu ist die Schaltung mit einem Widerstand 20 versehen, der parallel zum Kondensator 13 liegt. Der Widerstand 20 bildet mit dem Transistor 15 gleichfalls einen Spannungsteiler für die Steuerelektrode des Thyristors 12. Wenn der Kondensator 13 aufgeladen ist, gelangt, wie vorstehend beschrieben, kein Steuersignal mehr an die Steuerelektrode 14. Es fliesst aber ein Gleichstrom über den Widerstand 20 in die Steuerelektrode. Die Grosse dieses Stromes ist abhängig von der Grosse des Widerstands 20 und vom Leitwert des Transistors 15· Letzterer erreicht mit dem Absinken der Batteriespannung schljesslich einen solchen Leitwert, dass die zum Durchsteueren des Thyristors 12 erforderliche Spannung an der Steuerelektrode 14 steht. Ist dies der Fall, so wird der Kondensator 13 entladen und der am Ausgang des Gleichrichters 6 stehende pulsierende Gleichstrom zündet den Thyristor 12 intermittierend über den Kondensator 13· Der Ladevorgang läuft wieder solange, bis die am Spannungsteiler 16 bis 19 eingestellte Abschaltspannung erreicht ist.

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Claims

Ansprüche

Aus dem Wechselstromnetz betreibbares Batterieladegerät, bei dem die Batterie über eine Gleichrichteranordnung aufgeladen wird, und welches einen von der Batteriespannung gesteuerten elektronischen Schalter zum Unterbrechen des Ladestroms enthält, dessen Steuerelektrode an einen von der gleichgerichteten Wechselspannung gespeisten Spannungsteiler mit in Abhängigkeit von der Grosse der Batteriespannung veränderlichem Teilerverhältnis angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler aus einem Kondensator (Ij) und der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors (I5) besteht, dessen Basis an einer zur Batteriespannung proportionalen Gleichspannung liegt.

2· Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Kondensator ein ohmscher Widerstand (20) angeordnet ist.

5· Batterieladegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des Transistors (I5) einen von der Batteriespannung durchflossenen Spannungsteller aus ohmschen Widerständen (16, 17, 18, 19) abgreift.

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