DE2351005C3

DE2351005C3 - Battery charger

Info

Publication number: DE2351005C3
Application number: DE19732351005
Authority: DE
Inventors: Geza Dipl.-Ing. 8510 Fürth Balassa
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1977-02-03

Description

Die Erfindung betrifft ein Ladegerät: für Akkumulatoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Gerät ist bekannt durch die Zeitschrift »Funkschau« 1971, Heft 24, S. 808.The invention relates to a charger: for accumulators according to the preamble of claim 1. Such a charger The device is known from the magazine "Funkschau" 1971, issue 24, p. 808.

Derartige, als Heimlader bekannte Batterie-Ladegeräte haben den Zweck, nahezu ganz oder teilweise entladene Akkumulatoren von Kraftfahrzeugen wieder aufzuladen. Dies ist insbesondere in der kalten Jahreszeit notwendig, wenn bei Kurzstreckenfahrten während der Dunkelheit die Fahrzeugbatterie wegen des großen Energiebedarfs der elektrischen Verbraucher am Fahrzeug durch die Lichtmaschine des Fahrzeuges nicht mehr ausreichend aufgeladen werden kana Eine erneute Aufladung bzw. Nachladung ist ferner erforderlich, wenn der Akkumulator bei längerer Stillegung des Fahrzeuges durch die sogenannte Selbstentladung geschwächt ist Außerdem werden derartige Ladegeräte für elektrisch betriebene XJeinfahrzeuge wie Motorräder benötigtSuch battery chargers, known as home chargers, have the purpose of being almost completely or partially discharged To recharge the batteries of motor vehicles. This is especially true in the cold season necessary if the vehicle battery runs short during the dark because of the large energy requirements of the electrical consumers on the vehicle due to the vehicle's alternator are no longer sufficiently charged kana A new charging or recharging is also required, if the accumulator is caused by the so-called self-discharge when the vehicle is out of service for a longer period of time Such chargers are also weakened for electrically operated single vehicles such as motorcycles needed

ίο Bei dem bekannten Batterieladegerät leuchtet bei beendeter Ladung die Ladelampe auf, während sie beim Aufladen der Akkumulatorbatterie abgeschaltet bleibt Das Sigmil für die Ansteuerung dieser Kontrolllampe wird durch einen Soll-Ist-Vergleich der Ladeis spannung erreicht Eine solche Anzeige hat jedoch den Nachteil, daß ein Bedienungsfehler am Ladegerät bzw. ein schlechter oder ein unterbrochener Kontakt an einer der Anschlußklemmen durch die Ladeschlußkontrolle nicht angezeigt werden kann. Die Akkumulatorbatterie ist dann zwar am Ladegerät angeschlossen, wird aber nicht aufgeladen. Derartige Störungen können folglich nur zufällig entdeckt oder vermutet werden, wenn nach vielen Stunden die Akkumulatorbatterie voll aufgeladen sein müßte, die Ladeschlußkontrolle jedoch nicht aufleuchtet Solche und ähnliche Geräte, bei denen nicht der Ladestrom sondern die Ladespannung durch Kontrollampen überwacht wird, haben den Mangel, daß eine Fehlbedienung des Gerätes nicht angezeigt wird.ίο In the case of the known battery charger, lights up When charging is complete, the charging lamp lights up, while it is switched off when charging the accumulator battery The Sigmil remains for the control of this control lamp is achieved through a target / actual comparison of the charge voltage. However, such a display has the Disadvantage that an operating error on the charger or a bad or interrupted contact one of the terminals cannot be displayed by the end-of-charge control. The accumulator battery is then connected to the charger, but will not be charged. Such disturbances can consequently only accidentally discovered or suspected if after many hours the accumulator battery should be fully charged, but the end-of-charge control does not light up Such and similar devices, where not the charging current but the charging voltage is monitored by control lamps, have the Deficiency that incorrect operation of the device is not displayed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lampe des Ladegerätes zur Anzeige eines korrekten Ladevorganges einerseits und zur Anzeige von Beginn und Ende des Ladevorganges sowie zur Anzeige einer Fehlbedienung am Ladegerät, wie z. B. einer Verpolung des Akkumulators oder eines Kurzschlusses der Anschlußklemmen, andererseits zu verwenden.The invention is based on the object of providing the lamp of the charger to indicate that the charging process is correct on the one hand and to display the start and end of the charging process and to display a Incorrect operation on the charger, such as B. a polarity reversal of the battery or a short circuit of the terminals, on the other hand to use.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Die Ladelampe soll dabei lediglich während des Ladevorganges aufleuchten und damit den Beginn und das Ende des Ladevorganges anzeigen bzw. beim Einschalten des Ladegerätes auf eine Verpolung des Akkumulators oder auf einen Kurzschluß der Batterie-Anschlußklemmen aufmerksam machen, indem sie nicht aufleuchtetThis object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
The charging lamp should only light up during the charging process and thus indicate the beginning and the end of the charging process or, when switching on the charger, draw attention to reverse polarity of the battery or to a short circuit in the battery terminals by not lighting up

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6.Refinements of the invention emerge from claims 2 to 6.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtFurther details of the invention are closer to an embodiment shown in the drawing explained. It shows

F i g. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Ladegerätes,F i g. 1 is a block diagram of the charger according to the invention,

F i g. 2 den genauen Schaltungsaufbau des Ladegerätes undF i g. 2 shows the exact circuit structure of the charger and

F i g. 3 eine Kennlinie für den funktioneilen Zusammenhang zwischen der Ladespannung und dem Ladestrom im gesamiten Lade- und Verpolungsbereich.F i g. 3 a characteristic curve for the functional relationship between the charging voltage and the charging current in the entire charging and reverse polarity area.

Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild des Gerätes hat einen Wechselstromanschluß 10, an dem einThe in Fig. 1 shown block diagram of the device has an alternating current connection 10 to which a

<>o Wandler Π angeschlossen ist. Sein Ausgang 12 führt einen geglätteten Gleichstrom. Er ist mit einem elektronischen Stellglied 13 zur Beeinflussung des Ladestromes verbunden, indem sein Ausgang 14 unmittelbar zum Batterieanschluß 15 geführt ist. Der daran angeschlossene, aufzuladende Akkumulator 16 ist gestrichelt angedeutet Der Batterieanschluß 15 und damit die Ladespannung Ua des Akkumulators 16 ist über eine Verbindung 17 einem Verpolungssensor 18 züge-<> o converter Π is connected. Its output 12 carries a smoothed direct current. It is connected to an electronic actuator 13 for influencing the charging current, in that its output 14 is led directly to the battery connection 15. The connected to it, to be charged accumulator 16 is indicated by dashed lines. The battery connection 15 and thus the charging voltage Ua of the accumulator 16 is connected to a polarity reversal sensor 18 via a connection 17.

führt Dieser besteht — wie in F i g. 2 näher erläutert — aus zwei anüparallelgeschalteten Dioden und seine beiden Ausgänge 19 und 20 sind einem Spannungssensor 21 zugeführt Am Ausgang 22 des Spannungssensors 21 tritt eine Steuerspannung Ux auf, die dem Stellglied 13 zugeführt wird. Diese Steuerspannung ist eine Funktion ■■ der Ladespannung Ua am Batterieanschluß 15. Der ν - ·* Spannungssensor 21 wird ebenso wie eine Lade-Kon- \" .^troUeinrichtung 23 von der Gleichspannung am Aurgang 12 des Wandlers 11 versorgt Die Lade-Kontroll- -^f _? einrichtung 23 wird vom Stellglied 13 über eine Verbin- * ', dung 24 angesteuert In diesem Blockschaltbild bilden - · der Spannungssensor 21 und der ihm vorgeschaltete V₁- Verpolungssensor 18 einen Sollwertgeber 25, durch den "K der Ladestrom la vom Stellglied 13 stufenlos einstell- '% bar istThis consists - as in FIG. 2 explained in more detail - from two diodes connected in parallel and its two outputs 19 and 20 are fed to a voltage sensor 21. A control voltage Ux occurs at output 22 of voltage sensor 21 and is fed to actuator 13. This control voltage is a function ■■ the charging voltage Ua 15. The ν the battery connection -. · * Voltage sensor 21 as well as a charge-con- \ "^ troUeinrichtung 23 of the transducer 11 is supplied from the DC voltage at Aurgang 12 The load control _-? ^f means 23 from the actuator 13 via a connects', dung * 24 driven In this block diagram form - · the voltage sensor 21 and it upstream V ₁ - Verpolungssensor 18 one reference value generator 25, by the "K of the charging current la from the actuator 13 continuously adjustable '% bar is

In Fig.2 ist der genaue Schaltungsaufbau des Ladegerätes dargestellt Der Wechselstromanschluß 10 ^f' ■· liegt über ein Sicherungselement 30 an der Prünärwick-''" lung 31a eines Ladetransformators 31, dessen Sekundärwicklung 31 ft mit dem Wechselstromanschluß 32a eines Ladegleichrichters 32 verbunden ist. Der Ladetransformator 31 bildet zusammen mit dem in einer Brückenschaltung ausgeführten Ladegleichrichter 32 sowie einem Glättungskondensator 33 den Wandler 11 aus Fig. 1. Der Glättungskondensator 33 liegt dabei zwischen beiden Gleichstromausgängen 326 und 32c des Ladegleichrichters 32. Diese G'eichstromausgänge sind über zwei Versorgungsleitungen 34 und 35 jeweils mit der Lade-Kontrolleinrichtung 23 und dem Spannungssensor 21 verbunden. Der negative Ausgang 32c des Ladegleichrichters 32 ist ferner über die Versorgungsleitung 35 mit dem Eingang des Stellgliedes 13 verbunden, das aus einer Darlington-Transistoreinheit besteht Die Verbindungsleitung 35 ist dabei über einen niederohmigen Widerstand 37 mit dem Emitter des Darlington-Haupttransistors 38 verbunden. Der gemeinsame Kollektoranschluß des Vortransistors 39 und des Haupttransistors 38 der Darlington-Transistoreinheit 36 ist mit dein Minuspol 40 der Batterie-Anschlußklemmen verbunden. Über eine Leitung 41 wird das Steuersignal Ux des Spannungssensors 21 der Basis der Darlington-Vortransistors 39 zugeführt. Der Emitter des Vortransistors 39 ist unmittelbar mit der Basis des Haupttransistors 38 und über einen Widerstand 42 mit dem Emitter des Haupttransistors 38 verbunden. Die Basis des Darlington-Vortransistors 39 ist ferner über einen Stabilisierungs-Kondensator 43 mit seinem Kollektoranschluß verbunden.In Figure 2, the exact circuitry of the charger is shown The AC terminal 10 ^f '■ · overlies a securing element 30 on the Prünärwick-''"lung 31a of a charging transformer 31 whose secondary winding 31 ft with the alternating current terminal 32a of a charging rectifier 32 is connected. The charging transformer 31, together with the charging rectifier 32 embodied in a bridge circuit and a smoothing capacitor 33, forms the converter 11 from FIG 35 are each connected to the charge control device 23 and the voltage sensor 21. The negative output 32c of the charge rectifier 32 is also connected via the supply line 35 to the input of the actuator 13, which consists of a Darlington transistor unit Resistor 37 connected to the emitter of main Darlington transistor 38. The common collector connection of the pre-transistor 39 and the main transistor 38 of the Darlington transistor unit 36 is connected to the negative pole 40 of the battery terminals. The control signal Ux of the voltage sensor 21 is fed to the base of the Darlington pre-transistor 39 via a line 41. The emitter of the pre-transistor 39 is connected directly to the base of the main transistor 38 and via a resistor 42 to the emitter of the main transistor 38. The base of the Darlington pre-transistor 39 is also connected to its collector terminal via a stabilization capacitor 43.

Der Spannungssensor 21 ist mit einem Stromkreis für das Ausgangs-Steuersignal versehen, der über die Versorgungsleitungen 34 und 35 am Ausgang des Ladegleichrichters 32 liegt und der aus einem Widerstand 44, der Kollektor-Emitterstrecke eines ersten Steuertransistors 45 und einem weiteren Widerstand 46 gebildet ist. Die Steuerstrecke dieses Steuertransistors 45 ist über den Verpolungssensor 18 mit dem Minuspol 40 der Batterie-Anschlußklemmen verbunden. Der Verpolungssensor 18 besteht aus zwei antiparallelgeschalteten Dioden 47 und 48, die einerseits gemeinsam mit dem Minuspol 40 der Batterie-Anschlußklemmen und andererseits über jeweils einen Widerstand 49 bzw. 50 mit der Basis des ersten Steuertransistors 45 verbunden sind. Die anodenseitig mit der Basis des Steuertransistors 45 gekoppelte Diode 47 des Verpolungssensors 18 ist über einen weiteren Widerstand 51 mit der am negativen Ausgang 32c des Ladegleichrichters 32 angeschlossenen Versorgungsleitung 35 verbunden. Die kathodenseitig mit der Basis des Stei-ertransistors 45 gekoppelte Diode 48 ist über einen weiteren Widerstand 52 mit der am positiven Ausgang 326 des Ladegleichrichters 32 angeschlossenen Versorgungsleitung 34 verbunden. Der erste Steuertransistor 45 ist mit einem zweiten Steuertransistor 53 zu einem Differenzverstärker 54 mit einem gemeinsamen Emitterwiderstand 44 vereinigt Dabei liegt der zweite Steuertransistor 53 mit seiner Basis über einen Widerstand 55 ~n dem gemeinsamen Emitteranschluß des Differenzverstärkers 54. Die Basis des zweiten Steuertransistors 53 ist ferner über eine in Sperrichtung liegende Zenerdiode 56 mit der Anode der einen Diode 47 des Verpolungssensors 18 verbünden, die über den Widerstand 51 und der Versorgungsleitung 35 mit dem negativen Anschluß 32c des Ladegleichrichters 32 in Verbindung steht Ober die Leitung 41 ist die Steuerspannung Ux für das Stellglied 13 an dem zweiten im Steuerstromkreis des Spannungssensors 21 liegenden Widerstand 46 abgegriffen.The voltage sensor 21 is provided with a circuit for the output control signal, which is connected to the output of the charging rectifier 32 via the supply lines 34 and 35 and which is formed from a resistor 44, the collector-emitter path of a first control transistor 45 and a further resistor 46. The control path of this control transistor 45 is connected to the negative pole 40 of the battery terminals via the polarity reversal sensor 18. The polarity reversal sensor 18 consists of two anti-parallel connected diodes 47 and 48, which are connected on the one hand together with the negative pole 40 of the battery terminals and on the other hand via a resistor 49 or 50 to the base of the first control transistor 45. The diode 47 of the polarity reversal sensor 18, which is coupled on the anode side to the base of the control transistor 45, is connected via a further resistor 51 to the supply line 35 connected to the negative output 32c of the charging rectifier 32. The diode 48, which is coupled on the cathode side to the base of the stepping transistor 45, is connected via a further resistor 52 to the supply line 34 connected to the positive output 326 of the charging rectifier 32. The first control transistor 45 is combined with a second control transistor 53 to form a differential amplifier 54 with a common emitter resistor 44. The base of the second control transistor 53 is connected to the common emitter terminal of the differential amplifier 54 via a resistor 55 Connect via a reverse-biased Zener diode 56 to the anode of one diode 47 of the polarity reversal sensor 18, which is connected to the negative terminal 32c of the charging rectifier 32 via the resistor 51 and the supply line 35 via the line 41 is the control voltage Ux for the actuator 13 is tapped at the second resistor 46 located in the control circuit of the voltage sensor 21.

Der positive Ausgang 32b des LadegJeichrichters 32 ist über die Verbindungsleitung 34 unmittelbar mit dem Pluspol 60 der Batterie-Anschlußklemmen verbunden. Der Akkumulator 16 und die Anschlußleitungen 57 und 58 des Ladegerätes sind gestrichelt angedeutetThe positive output 32b of the charge rectifier 32 is directly connected to the positive pole 60 of the battery terminals via the connecting line 34. The accumulator 16 and the connecting lines 57 and 58 of the charger are indicated by dashed lines

Die Lade-Kontrolleinrichtung 23 ist mit einer Ladelampe 61 versehen, die mit der Schaltstrecke eines Schalttransistors 62 in Reihe geschaltet ist Die Steuerstrecke des Schalttransistors 62 ist über einen Schwellwertschalter 63 zu beeinflussen. Die Basis des Schalttransistors 62 ist dabei einerseits über einen Widerstand 64 mit dem positiven Ausgang 32b des Ladegleichrichters 32 verbunden. Sie ist andererseits über einen weiteren Widerstand 65, über die Schaltstrecke des Schwellwertschalters 63 und über einen Schwellwertwiderstand 66 mit dem negativen Ausgang 32c des Ladegleichrichters 32 verbunden. Der Schwellwertschalter 63 ist aus zwei komplementären Transistoren 67 und 68 aufgebaut Der erste Transistor 67 ist mit seiner Schaltstrecke über den Widerstand 65 an die Basis des Schalttransistors 62 gekoppelt. Zur Steuerstrekke des ersten Transistors 67 ist die Schaltstrecke des zweiten Transistors 68 parallelgeschaltet Die Steuerstrecke des ersten Transistors 67 und die dazu parallel liegende Schaltstrecke des zweiten Transistors 68 sind einerseits mit ihrer Basis-Emitter-Verbindung über einen Widerstand 69 an die Versorgungsleitung 34 des positiven Ladeausgangs 32b angeschlossen. Andererseits sind sie über ihre Emitter-Kollektor-Verbindung über den Schwellwertwiderstand 66 mit der Versorgungsleitung 35 des negativen Ausgangs 32c des Ladegleichrichters 32 verbunden. Der Basis des zweiten Transistors 68 wird über eine Steuerleitang 70 das an dem Stellglied 13 abgegriffene Ladesignai zugeführt. Das Ladesignal wird dabei in Form einer Signalspannung an dem Widerstand 42 abgegriffen, der parallel zur Steuerstrecke des Darlington-Haupttransistors 38 des Stellgliedes 13 geschaltet istThe charging control device 23 is provided with a charging lamp 61 which is connected in series with the switching path of a switching transistor 62. The control path of the switching transistor 62 can be influenced via a threshold switch 63. The base of the switching transistor 62 is connected, on the one hand, to the positive output 32b of the charging rectifier 32 via a resistor 64. On the other hand, it is connected to the negative output 32c of the charging rectifier 32 via a further resistor 65, via the switching path of the threshold switch 63 and via a threshold resistor 66. The threshold switch 63 is made up of two complementary transistors 67 and 68. The first transistor 67 is coupled with its switching path via the resistor 65 to the base of the switching transistor 62. The switching path of the second transistor 68 is connected in parallel to the control path of the first transistor 67.The control path of the first transistor 67 and the switching path of the second transistor 68 lying parallel to it are on the one hand with their base-emitter connection via a resistor 69 to the supply line 34 of the positive charge output 32b connected. On the other hand, they are connected via their emitter-collector connection via the threshold value resistor 66 to the supply line 35 of the negative output 32c of the charging rectifier 32. The base of the second transistor 68 is supplied with the charging signal tapped at the actuator 13 via a control line 70. The charging signal is tapped in the form of a signal voltage at the resistor 42, which is connected in parallel to the control path of the Darlington main transistor 38 of the actuator 13

Die Wirkungsweise des Ladegerätes wird an Hand der in F i g. 3 dargestellten Kennlinie über den funktioneDen Zusammenhang zwischen der Ladespannung Ua und dem Ladestrom Ia erläutert. Zu diesem Zweck sind ferner wichtige Punkte in der Schaltung nach F i g. 2 mit großen Buchstaben versehen. Der Punkt A liegt auf der zum Pluspol 60 führenden Versorgungsleitung 34. Der Punkt B liegt zwischen den zwei von A zur Basis des ersten Steuertransistors 45 liegenden Widerständen 49 und 52. Der Punkt C liegt an der Basis des ersten Steuertransistors 45 und der Punkt D liegt zwi-The mode of operation of the charger is illustrated in FIG. 3 explained about the functional relationship between the charging voltage Ua and the charging current Ia. For this purpose there are also important points in the circuit according to FIG. 2 with capital letters. The point A lies on the supply line 34 leading to the positive pole 60. The point B lies between the two resistors 49 and 52 lying from A to the base of the first control transistor 45. The point C lies on the base of the first control transistor 45 and the point D lies between

sehen den zwei von C aus zur anderen Versorgungsleitung 35 führenden Widerständen 50 und 51. Der Punkt E liegt auf der am negativen Ausgang 32c des Ladegleichrichters 32 angeschlossenen Versorgungsleitung 35. Der Punkt Fliegt am Minuspol 40 und der Punkt G am gemeinsamen Emitteranschluß des Differenzverstärkers 54. Der Punkt //liegt an der Basis des Darlington-Haupttransistors 38 des Stellgliedes 13. Der Punkt /liegt schließlich in der Lade-Kontrolleinrichtung 23 an der Basis des ersten Transistors 67 und der Punkt K an ₎₀ dem Emitteranschluß dieses Transistors.see the two from C leading to the other supply line 35 resistors 50 and 51. The point E is on at the negative output 32c of the charging rectifier 32 connected to supply line 35. The point Flies the negative terminal 40 and the point G at the common emitter terminal of the differential amplifier 54th The point // is at the base of the Darlington main transistor 38 of the actuator 13. The point / is finally in the charge control device 23 at the base of the first transistor 67 and the point K at _{) 0} the emitter connection of this transistor.

Ist das Ladegerät mit seinem Wechselstromanschluß 10 an eine 220-Volt-Wechselspannung angeschlossen, so gibt es am Ausgang seines Wandlers 11 eine weitgehend geglättete Gleichspannung von 22 V ab. Zunächst soll nun die Funktion des Ladegerätes beschrieben werden, die bei einer Ladespannung Ua von OVoIt — d.h. bei einem Kurzschluß der Anschlußklemmen 40 und 60 — vorliegt Es entspricht dieses der Spannung Ua 0 an der in F i g. 3 dargestellten Kennlinie. Bei diesem Zustand hat der Spannungssensor 21 zwei Strompfade. Der erste Strompfad geht von Punkt A aus über die Widerstände 52,49,50 und 51 zum Punkt fund der zweite Strompfad geht vom Punkt A über die Widerstände 44 und 55, über die Zenerdiode 56 und den Widerstand 51 zum Punkt E Da bei einem angenommenen Kurzschluß die Anschlußklemmen 40 und 60 miteinander verbunden sind, liegt die Diode 48 des Verpolungssensors 18 nunmehr parallel zum Widerstand 52. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Widerstände 49, 50 und 51 des ersten Strompfades ist nunmehr die Spannung im Punkt C an der Basis des ersten Steuertransistors 45 so weit angehoben, daß dieser weitgehend gesperrt ist Außerdem ist in diesem Schaltungszustand durch eine entsprechende Dirnensionierung der Zenerdiode 56 deren Zenerspannung noch nicht erreicht, so daß über den vorerwähnten zweiten Strompfad noch kein Strom fließen kann. Damit ist auch der zweite Steuertransistor 53 des Differenzverstärkers 54 gesperrt Da der erste Steuertransistör 45 gesperrt ist, fließt auch kein Strom vom Punkt A über den Widerstand 44, die Schaltstrecke des Steuertransistors 45 und den Widerstand 46 zum Punkt E Am Widerstand 46 tritt folglich keine Steuerspannung Ux auf, und das Stellglied 13 wird folglich nicht angesteuert An der Basis des Vortransistors 39 liegt folglich über den Widerstand 46 das Potential des Punktes E so daß der Vortransistor 39 und mit ihm der degerätes, die Batterie 16, den Minuspol 40 und über die Schaltstrecke des Haupt transistors 38 ein Ladestrom Ia zu fließen, der annähernd proportional zur Ladespannung Ua ansteigt.If the charger is connected to a 220-volt alternating voltage with its alternating current connection 10, it emits a largely smoothed direct voltage of 22 volts at the output of its converter 11. First of all, the function of the charger will now be described, which is present at a charging voltage Ua of OVoIt - that is, if the terminals 40 and 60 are shorted. This corresponds to the voltage Ua 0 at the voltage shown in FIG. 3 characteristic curve shown. In this state, the voltage sensor 21 has two current paths. The first current path goes from point A via the resistors 52,49,50 and 51 to the point and the second current path goes from point A via the resistors 44 and 55, via the Zener diode 56 and the resistor 51 to the point E Da with an assumed Short circuit the terminals 40 and 60 are connected to one another, the diode 48 of the polarity reversal sensor 18 is now parallel to the resistor 52. By appropriately dimensioning the resistors 49, 50 and 51 of the first current path, the voltage at point C is now at the base of the first control transistor 45 raised so far that it is largely blocked. In addition, in this circuit state, due to a corresponding dimensioning of the Zener diode 56, its Zener voltage has not yet been reached, so that no current can flow via the aforementioned second current path. This means that the second control transistor 53 of the differential amplifier 54 is also blocked.Because the first control transistor 45 is blocked, no current flows from point A via resistor 44, the switching path of control transistor 45 and resistor 46 to point E. Ux on, and the actuator 13 is consequently not activated. At the base of the pre-transistor 39 is consequently the potential of the point E via the resistor 46 so that the pre-transistor 39 and with it the degerätes, the battery 16, the negative pole 40 and the switching path of the main transistor 38 to flow a charging current Ia, which increases approximately proportionally to the charging voltage Ua .

Beim Erreichen der Ladespannung Ua 1 von etwa 1,5VoIt ist der Punkt F gegenüber dem Punkt A der Schaltung so weit negativ geworden, daß der Spannungsabfall am V/iderstand 52 kleiner als die Ladespannung ist. Die Diode 48 ist damit gesperrt. Die Spannung an den, Punkten B, C und D ist nunmehr durch den Strompfad über die Widerstände 52, 49, 50 und 51 festgelegt Bei weiter ansteigender Ladespannung Ua wird daher die Spannung am Punkt C und damit an der Basis des ersten Steuertransistors 45 nicht mehr beeinflußt, so daß in diesem Bereich über die Schaltstrecke dieses Steuertransistcrs 45 ein konstanter Strom fließt, der am Widerstand 46 eine konstante Steuerspannung Ux erzeugt, welche über die Leitung 41 dem Stellglied zugeführt ist. Der Vortransistor 39 und folglich auch der Haupttransistor 38 ist dadurch so angesteuert, daß über die Schaltstrecke des Stellgliedes 13 nunmehr ein konstanter, von der weiter ansteigenden Ladespannung Ua unabhängiger Ladestrom Ia durch den Akkumulator 16 fließen kann. Dieser Bereich der in F i g. 3 dargestellten Ladekennlinie wird benötigt bei tiefentladenden Akkumulatoren.When the charging voltage Ua 1 of about 1.5VoIt is reached, the point F has become so negative compared to the point A of the circuit that the voltage drop at the resistor 52 is smaller than the charging voltage. The diode 48 is blocked. The voltage at the, points B, C and D is, therefore, the voltage at point C and at the base of the first control transistor 45 is not now through the current path through resistors 52, 49, 50 and 51 are set at further increasing charging voltage Ua more influenced, so that a constant current flows in this area over the switching path of this control transistor 45 , which generates a constant control voltage Ux at the resistor 46, which is fed to the actuator via the line 41. The pre-transistor 39, and consequently also the main transistor 38, is activated in such a way that a constant charging current Ia, independent of the further increasing charging voltage Ua , can flow through the accumulator 16 via the switching path of the actuator 13. This area of the in F i g. 3 is required for deeply discharging accumulators.

Erreicht die Ladespannung einen Wert Ua 2 von etwa 6 Volt, dann wird der Punkt F auch gegenüber dem Punkt D der Schaltung negativ. Die Diode 47 des Verpolungsschutzes 18 wird nunmehr leitend. Dadurch gelangt die Spannung am Punkt F auf den Punkt D und zieht über den Widerstand 50 den Punkt C mit Im Punkt D tritt nunmehr eine Stromverteilung auf, indem auch über die Diode 47 ein Strom fließt, der über die Schaltstrecke des Stellgliedes 18 zum Punkt E fließt Durch diesen Vorgang wird nunmehr der Steuertransistor 45 mit weiter ansteigender Ladespannung Ua noch mehr geöffnet Er hat durch seinen Emitter-Widerstand 44 eine Strom-Gegenkopplung, so daß der über seine Schaltstrecke fließende Strom nahezu proportional zur Ladespannung Ua ansteigt Dementsprechend steigt nunmehr auch die Steuerspannung Ux am Kollektorwiderstand 46 des Steuertransistors 45 proportional zur Ladespannung Ua an. Die Darlington-Transistoreinheit 36 wird dadurch ebenfalls weiter geöffnet und über die Schaltstrecke des Stellgliedes 13 fließt nunmehr ein Ladestrom la, der annähernd proportional zur Ladespannung Ua zunimmt, bis diese den Wert Ua 3 von etwa ^Mt^rJÄiÄniu'il!ϊ7ΐ3 Von⁼ Ä'83,XoItIf the charging voltage reaches a value Ua 2 of about 6 volts, then point F is also negative with respect to point D of the circuit. The diode 47 of the reverse polarity protection 18 is now conductive. Thereby, the voltage is applied at the point F to the point D and pulls through the resistor 50 the point C and the point D will now begin a current distribution on by passing a current also flows through the diode 47 via the switching path of the actuator 18 to the point E As a result of this process, the control transistor 45 is now opened even more as the charging voltage Ua continues to rise.It has a negative current feedback through its emitter resistor 44, so that the current flowing over its switching path increases almost proportionally to the charging voltage Ua Ux at the collector resistor 46 of the control transistor 45 proportional to the charging voltage Ua . The Darlington transistor unit 36 is thereby also opened further and a charging current Ia now flows through the switching path of the actuator 13, which increases approximately proportionally to the charging voltage Ua until it reaches the value Ua 3 of about ^ Mt ^ rJÄiÄniu'il! Ϊ7ΐ3 Von ⁼ Ä '83, XoIt

entladen, so "wird bereitsdischarged, so "is already

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Zeitabschnitten die Ladespannung Ua übersteigt, geht auch der effektive Ladestrom Ia mit weiter ansteigender Ladespannung Ua nunmehr zurück.If the charging voltage Ua exceeds time segments, the effective charging current Ia now also decreases as the charging voltage Ua continues to rise.

Mit der Ladespannung Ua 4 von etwa 13 Volt wird nunmehr ein Zustand erreicht, bei dem die Spannungsdifferenz zwischen den Punkten D und G der Schaltung die Zenerspannung der Zenerdiode 56 erreicht. Diese wird nun leitend und es fließt ein Strom über den zweiten Strompfad mit den Widerständen 44, 45 der Zenerdiode 56 und dem Widerstand 51. Das Potential an der Basis des zweiten Steuertransistors 52 wird nunmehr gegenüber dem Punkt G negativ und der Steuertransistor 53 wird nunmehr leitend. Über seine Schaltstrecke fließt jetzt ein zusätzlicher Strom vom Punkt A zum Punkt E der Schaltung. Dadurch verstärkt sich der Spannungsabfall am Widerstand 44 und der Punkt G wird negativ, so daß der Steuertransistor 45 bei weiter ansteigender Ladespannung Ua mehr und mehr gesperrt wird. Dies ist auf die Wirkung des Differenzverstärkers 54 zurückzuführen, indem die Basis des Steuertransistors 53 über die Zenerdiode 56 und die Diode 47 des Verpolungssensors 18 unmittelbar mit der Ladespannung am Punkt F der Schaltung gekoppelt ist und folglich den Steuertransistor 53 mit zunehmender Ladespannung öffnet. Der bisher über die Schaltstrecke des Steuertransistors 45 fließende Strom wird nunmehr verstärkt über die Schaltstrecke des zweiten Steuertransistors 53 geleitet Die Steuerspannung Ux am Kollektorwiderstand 46 des Steuertransistors 45 wird dadurch geringer und über die Leitung 41 wird der Vortransistor 39 und mit ihm der Haupttransistor 38 der Darlington-Transistoreinheit 36 zunehmend in den Sperrbereich gesteuert Der Ladestrom Ia wird dadurch mit ansteigender Ladespannung Ua stark verringert With the charging voltage Ua 4 of approximately 13 volts, a state is now reached in which the voltage difference between points D and G of the circuit reaches the Zener voltage of the Zener diode 56. This now becomes conductive and a current flows via the second current path with the resistors 44, 45 of the Zener diode 56 and the resistor 51. The potential at the base of the second control transistor 52 is now negative compared to the point G and the control transistor 53 is now conductive . An additional current now flows via its switching path from point A to point E of the circuit. As a result, the voltage drop across the resistor 44 increases and the point G becomes negative, so that the control transistor 45 is more and more blocked when the charging voltage Ua continues to rise. This is due to the effect of the differential amplifier 54 in that the base of the control transistor 53 is coupled directly to the charging voltage at point F of the circuit via the Zener diode 56 and the diode 47 of the polarity reversal sensor 18 and consequently opens the control transistor 53 as the charging voltage increases. The current flowing through the switching path of the control transistor 45 is now increasingly conducted through the switching path of the second control transistor 53. The control voltage Ux at the collector resistor 46 of the control transistor 45 is thereby reduced and the pre-transistor 39 and with it the main transistor 38 become the Darlington via the line 41 -Transistor unit 36 increasingly controlled into the blocking range. The charging current Ia is thereby greatly reduced as the charging voltage Ua increases

Bei einer Ladespannung Ua 6 von etwa 14,7 Volt ist der erste Steuertransistor 45 nahezu vollständig gesperrt Die Steuerspannung Ux am Widerstand 46 ist daher nahezu OVoIt Das Stellglied 13 wird nicht angesteuert und die Schaltstrecke des Haupttransistors 38 ist folglich ebenfalls gesperrt Der Akkumulator 16 isi nun vollständig aufgeladen. Es fließt kein Ladestrom, so daß eine Wasserzersetzung in der Batterie nicht möglich ist Das Ladegerät eignet sich daher insbesondere zum Aufladen wartungsfreier Akkumulatoren.At a charging voltage Ua 6 of approximately 14.7 volts is the first control transistor 45 almost fully closed, the control voltage Vx across the resistor 46 is therefore almost OVoIt The actuator 13 is not driven and the switching path of the main transistor 38 is thus also blocked The accumulator 16 isi now fully charged. No charging current flows, so that water cannot decompose in the battery. The charger is therefore particularly suitable for charging maintenance-free accumulators.

Bei einem verpolten Anschluß des Akkumulators wird das Potential am Minuspol 40 der Schaltung positiv gegenüber dem Potential am Pluspol 60. Der Punkt F der Schaltung ist daher positiv gegenüber dem Punkt A und die Diode 48, des Verpolungssensors 18 wird daher leitend. Es fließt nun ein Strom über die Diode 48, undjiber einen Strompfad mit den "Widerständen 49,50 und 51 zum Punkt E und von dort über die Versorgungsleitung 35, den Ladegleichrichter 32 und die Versorgungsleitung 34. zurück zum Akkumulator 16. Ein weiterer Strompfad viird durch den Widerstand 52 zwischen den Punkten A und B der Schaltung gebildet Durch diesen Strom wjrd der Punkt B gegenüber "dem Punkt A positiv und auch der Punkt Cwird gegenüber dem Punkt- G angehoben. Der Steuertransistor 45 ist daher bei einem verpolt geschlossenen -Akkumulator in?, gesamten Spannungsbereich vollständig gesperrt Am "Widerstand 46 tritt somit auch eine Steuerspannung Ux auf, so daß auch das Stellglied 13 vollkommen gesperrt bleibt 'If the battery is connected with reverse polarity, the potential at the negative pole 40 of the circuit is positive compared to the potential at the positive pole 60. The point F of the circuit is therefore positive compared to the point A and the diode 48 of the polarity reversal sensor 18 is therefore conductive. A current now flows via the diode 48 and via a current path with the resistors 49, 50 and 51 to point E and from there via the supply line 35, the charging rectifier 32 and the supply line 34 back to the accumulator 16. Another current path is connected formed by the resistor 52 between the points A and B of the circuit. This current causes the point B to be positive with respect to the point A and also the point C is raised with respect to the point G. The control transistor 45 is therefore completely blocked when the battery is closed with reversed polarity. A control voltage Ux occurs at the resistor 46, so that the actuator 13 also remains completely blocked.

Der in.Fig.3 dargestellte Entladestrom bei einem verpolt angeschlossenen Akkumulator ist der über die Diode 48 des Verpolungssensors 18 fließende Strom. Er nimmt zwar in Abhängigkeit von der Spannung des verpolt angeschlossenen Akkumulators zu, ist jedoch durch geeignete Dimensionierung der Widerstände 49, 50,51 und 52 auf maximal etwa 20 mA beschränkt. Die-The discharge current shown in Fig. 3 for a The battery connected with reverse polarity is the one via the Diode 48 of polarity reversal sensor 18 current flowing. Although it increases depending on the voltage of the reversed polarity connected accumulator, but is by suitable dimensioning of the resistors 49, 50, 51 and 52 limited to a maximum of about 20 mA. The-

s ser geringe Entladestrom belastet den verpolt angeschlossenen Akkumulator praktisch überhaupt nicht.This low discharge current loads the connected with the wrong polarity Accumulator practically not at all.

Zur Vermeidung von Bedienungsfehlern am Ladegerät ist dieses mit der Lade-Kontrolleinrichtung 23 ausgerüstet. Die Ladelampe 61 wird nur dann eingeschal-To avoid operating errors on the charger, it is equipped with the charge control device 23. The charging lamp 61 is only switched on

tet, wenn der am Ladegerät angeschlossene Akkumulator 16 tatsächlich von einem Ladestrom Ia aufgeladen wird. Sie wird von einer Signalspannung Us geschaltet, die über die Steuerleitung 70 an dem hochohmigen Widerstand 42 des Stellgliedes 13 abgegriffen wird. Zu diesem Zweck muß die Signalspannung Us bereits dann die Ladelampe 61 einschalten, wenn an der Steuerstrekke des Haupttransistors 38 des Stellgliedes 13 die Schwellspannung erreicht wird; d.h. wenn über die Schaltstrecke des Haupttransistors 38 ein Ladestrom Ia zu fließen beginnt Dies wird mit dem Schwellschalter 63 erreicht, der den Schalttransistor 62 für die Ladelampe 61 ansteuerttet when the battery 16 connected to the charger is actually charged by a charging current Ia. It is switched by a signal voltage Us , which is tapped off via the control line 70 at the high-value resistor 42 of the actuator 13. For this purpose, the signal voltage Us must switch on the charging lamp 61 when the threshold voltage is reached on the control path of the main transistor 38 of the actuator 13; ie when a charging current Ia begins to flow via the switching path of the main transistor 38. This is achieved with the threshold switch 63, which controls the switching transistor 62 for the charging lamp 61

Bei gesperrtem Stellglied 13 des Ladegerätes ist der Transistor 68 des Schwellwertschalters 63 stromleitend, da er mit seinem Emitter über den Widerstand 69 am positiven Ausgang 326 des Ladegleichrichters 32 liegt und mit seiner Basis über die Steuerleitung 70, und die Widerstände 42 und 37 des Stellgliedes 13 über die Versorgungsleitung 35 mit dem negativen Ausgang 32c desWhen the actuator 13 of the charger is blocked, the transistor 68 of the threshold switch 63 is conductive, since its emitter is connected to the positive output 326 of the charging rectifier 32 via the resistor 69 and with its base via the control line 70, and the resistors 42 and 37 of the actuator 13 via the supply line 35 with the negative output 32c of the

Ladegleichrichters 32 verbunden ist Es fließt nunmehr ein Strom vom Punkt A über den Widerstand 69, über die Schaltstrecke dieses Transistors 68 und über den Widerstand 66 zum Punkt £der Schaltung. Die Potentialdifferenz zwischen den Punkten / und K desCharging rectifier 32 is connected. A current now flows from point A via resistor 69, via the switching path of this transistor 68 and via resistor 66 to point £ of the circuit. The potential difference between points / and K des

Ϊ5 Schwellwertschalters 63 ist durch die leitende Schaltstrecke des Transistors 68 festgelegt Sie ist so gering, daß der Transistor 67 gesperrt ist Damit ist tuch der Schalttransistor 62 gesperrt und die Ladelampe 61 ist ausgeschaltet Der Basistrom des Transistors 68 ist da-Ϊ5 threshold switch 63 is through the conductive switching path of the transistor 68. It is so low that the transistor 67 is blocked Switching transistor 62 blocked and the charging lamp 61 is switched off The base current of transistor 68 is there-

bei so gering, daß der am Widerstand 42 des Stellgliedes auftretende Spannungsabfall zu gering ist, um den Haupttransistor 38 anzusteuern.at so low that the voltage drop occurring across the resistor 42 of the actuator is too low to the Main transistor 38 to control.

Sobald nun das Stellglied 13 über die Leitung 41 vom Spannungssensor 21 angesteuert wird, und ein Lade-As soon as the actuator 13 is controlled via the line 41 from the voltage sensor 21, and a charging

strom Ia zu fließen beginnt wird das Potential im Punkt H des Stellgliedes 13 angehoben und die zunehmende Signalspannung Us auf der Steuerleitung 70 erreicht den Wert der Schwellspannung im Punkt K, die am Schwellwertwiderstand 66 abfällt Der Transistor 68 beginnt zu sperren. Dadurch -wird die_Spannung zwischen den Punkten 7 und K größer und der Transistor 67 wird geöffnet Nun fließt über die Widerstände 64, 65 und die Schaltstrecke des Transistors 67 sowie den Widerstand 66 ein weiterer Strom vom Punkt A zum Punkt 2: der Schaltung. Das Potential an der Basis des Schalttransistors 62 wird daher negativ und seine EmItter-Kollektorstrecke wird leitend. Damit wird bei beginnendem Ladestrom die Ladelampe 61 eingeschaltet Nach beendeter Ladung des Akkumulators 16 gehtCurrent Ia begins to flow, the potential at point H of the actuator 13 is raised and the increasing signal voltage Us on the control line 70 reaches the value of the threshold voltage at point K, which drops across the threshold resistor 66. The transistor 68 begins to block. As a result, the voltage between points 7 and K becomes larger and transistor 67 is opened. Now another current flows from point A to point 2: the circuit via resistors 64, 65 and the switching path of transistor 67 and resistor 66. The potential at the base of the switching transistor 62 therefore becomes negative and its emitter-collector path becomes conductive. Thus, when the charging current begins, the charging lamp 61 is switched on. After charging of the accumulator 16 has ended

der Lädestrom la auf Null zurück, indem der Vortransistor 39 und damit der Haupttransistor 38 des Stellgliedes 13 — wje zuvor beschrieben — vom Spannungssensor 21 gesperrt wird. Die Signalspannung Us auf der Leitung 70 unterschreitet nunmehr <lie Schwellwert-the charging current Ia back to zero by the pre-transistor 39 and thus the main transistor 38 of the actuator 13 - as previously described - is blocked by the voltage sensor 21. The signal voltage Us on line 70 now falls below <lie threshold value

6s spannung am Schwellwertwiderstand 66. Da am Schwellwertschalter 63 der Emitter des Transistors 68 über die Steuerstrecke des Transistors 67 potentialmi-6s voltage at the threshold resistor 66. Since on Threshold value switch 63 of the emitter of the transistor 68 via the control path of the transistor 67 potentialmi-

* ßlg nur geringfügig über der Schwellwertspannung im * ßlg only slightly above the threshold voltage im

609685/300609685/300

Punkt K liegt, wird nunmehr die Steuerstrecke des Transistors 68 erneut leitend. Die Spannung zwischen den Punkten /und Kder Schaltung verringert sich und der Transistor 67 gelangt erneut in den Sperrbereich. Der Strom über die Widerstände 64 und 65 wird dadurch unterbrochen und die Basis des Schalttransistors 63 potentialmäßig erneut angehoben, so daß dieser Transistor ebenfalls sperrt und die Laidelampe 61 ausschaltet Die Ladelampe 61 zeigt daher durch VerlöPoint K is, the control path of the transistor 68 is now conductive again. The voltage between points / and K of the circuit is reduced and transistor 67 again enters the blocking range. The current through the resistors 64 and 65 is thereby interrupted and the base of the switching transistor 63 is raised again in terms of potential, so that this transistor also blocks and the Laidelampe 61 turns off. The charging lamp 61 therefore shows by Verlö

ίοίο

schen an, daß der Ladevorgang beendet ist.indicate that the charging process has ended.

Bei einem verpolt angeschlossenen Akkumulator bleibt die Ladelampe 61 ebenfalls ausgeschaltet, da das Stellglied 13 — wie zuvor erläutert — gesperrt ist und somit keine Signalspannung Us über die Leitung 70 zur Lade-Kontrolleinrichtung 23 gelangt. Der Transistor 68 bleibt daher leitend, und die Transistoren 67 und 62 bleiben gesperrt.If the battery is connected with reverse polarity, the charging lamp 61 also remains switched off, since the actuator 13 - as explained above - is blocked and thus no signal voltage Us reaches the charging control device 23 via the line 70. The transistor 68 therefore remains conductive and the transistors 67 and 62 remain blocked.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Charger for accumulators, in particular for vehicle batteries, with a charging transformer to be connected to an alternating voltage on the primary side, the secondary side via a charging rectifier and a smoothing element as well as via an actuator for the charging current strength, preferably constructed as a Darlington transistor, to be connected to an accumulator to be charged, with parallel at the output of the charging rectifier there is a lamp indicating the end of the charging process, which is connected in series with the switching path of an electronic switching element, characterized in that a charging signal (Us) is tapped at the base connection of the main transistor (38) of the actuator (13) and a threshold value switch (63) is supplied, the switching path of which is in the control circuit of the switching element (62) connected in series with the lamp (61).

2. Charger according to claim 1, characterized in that the charging signal (Us) is tapped at a resistor (42) which is connected in parallel to the control path of the main transistor (38) of the actuator (13)

3. Charger according to claim 1, characterized in that the electronic switching element (62) for the charging lamp (61) is a switching transistor whose base on the one hand via a resistor (64) with the positive output (326) of the charging rectifier (32) and on the other hand via a further resistor (65), via the switching path of the threshold switch (63) and a threshold resistor (66) is connected to the negative output (32c) of the charging rectifier (32)

4. Charger according to claim 3, characterized in that the threshold switch (63) consists of two complementary transistors (67,68) is constructed, the first transistor (67) with its switching path is coupled to the base of the Shah transistor (62) and the switching path to its control path of the second transistor (68) is connected in parallel.

5. Charger according to claim 4, characterized in that the control path of the first transistor (67) and the parallel switching path of the second transistor (68) on the one hand via a Resistance (69) at the positive output (326) and on the other hand via the threshold resistance (66) is connected to the negative output (32c) of the charging rectifier (32)

6. Charger according to claim 5, characterized in that the base of the second transistor (68) is fed the charging signal (Us).