DE2452162C3 - Batterieladegerat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Batterieladegerat zum Aufladen von NiCd-Batterien, mit einer als Ladestromquelle dienenden Blei-Säure-Batterie (Speisebatterie), deren Ausgangsspannung größer als die Ladeendspannung der aufzuladenden NiCd-Batterien ist.

Aus der OE-PS 76 891 ist ein Batterieladegerät mit einer Speisebatterie bekannt, deren Ausgangsspannung größer als die Ladeendspannung der aufzuladenden Batterie ist. Um diese Bedingung zu erfüllen, ist dabei zwischen Speisebatterie und aufzuladender Batterie ein ohmscher Widerstand eingefügt, über den der Ladestrom proportional -ur zeitlich veränderlichen Spannungsdifferenz zwischen Speiscbatteriv und aufzuladender Batterie fließt. Diese Anordrung ist nicht geeignet, die aufzuladende Batterie so auf zu j den, daß die Ladeendspannung um einen bestimmten vorgegebenen Wert unter der Ausgangsspannung der Speisebatterie liegt und der Aufladevorgang sich dann selbsttätig beendet.

Aus der FR-PS !3 50 813 ist es bekannt, eine Batterie über einen Transistor aufzuladen. Zur Einstellung des Arbeitspunktes werden dabei ohmsche Widerstände benötigt, die einen erhöhten Kostenaufwand erfordern und dadurch insbesondere beim parallelen Aufladen mehrerer Batterien nachteilhaft sind.

Aus der US-PS 32 17 228 ist eine Anordnung zur Aufladung einer Batterie von einer Wechselstromquelle bekannt. Verwendet wird ein Transformator mit mehreren Sekundäranzapfungen, die jeweils über einen mit den Anschlüssen der aufzuladenden Batterie verbunden sind. Die jeweilige Diode ist auch zur Gleichrichtung der Wechselspannung erforderlich. Die verschiedenen, parallelgeschalteten sekundärseitigen Anzapfen gestatten die Steuerung der Ladegeschwindigkeit.

Aus der US-PS 37 49 905 ist es bekannt, NiCd-Batterien von einer Blei-Säure-Batterie als Speisebatterie aufzuladen, wobei die Ausgangsspannung der Speisebatterie größer als die Ladeendspannung der aufzuladenden NiCd-Batterie ist. Zwischen Speisebatterie und aufzuladende Batterie ist eine Serienschaltung aus einer Halbleiterdiode und einem hochohmigen Widerstand geschaltet, der den Ladestrom begrenzt. Der Aufladevorgang erfolgt in Konstantstrombetriebsart und findet bei kleinem Ladestrom über eine lange Zeit statt. Die Halbleiterdiode soll lediglich verhindern, daß die aufzuladende Batterie bei falscher Polung aufgeladen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Batterieladegerät zum Aufladen von NiCd-Batterien anzugeben, bei dem die Ladeendspannung der aufzuladenden NiCd-Batterie einen vorgegebenen Wert unterhalb der Ausgangsspannung der Speisebatterie bleibt und der Ladevorgang dann selbsttätig zum Ende kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Speisebatteriß und aufzuladender NXd-Batterie eine Halbleiterdiode mit einer Knickspannung vorgesehen ist, die etwa der Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung der Speisebatterie und der Ladeendspannung der aufzuladenden NiCd-Batterie ist, wobei die aufzuladende NiCd-Batterie über die Halbleiterdiode in Konstantspannungsbetriebsart aufladbar ist.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die Ladeendspannung der aufzuladenden NiCd-Batterien um die Knickspannung unterhalb der Ausgangsspannung der Speisebatterie bleibt. Auf diese Weise wird ein Überladen der NiCd-Batterien und damit eine Überhitzung sicher vermieden. Aufgrund des nichtlinearen Widerstands der Halbleiterdiode, der mit abnehmendem Ladestrom rasen anwächst, wird der Ladevorgang auch schließlich sicher beendet, indem der Stromfluß selbsttätig unterbrochen wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispicle der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1A, 1B und 1C Blockschaltbilder und Charakteristiken herkömmlicher Batterieladegeräte;

F i g. 2A, 2B und 2C Blockschaltbilder und Charakteristiken eines erfindungsgemäßen Batterieladegeräts und Fi g. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung für mehrere zu ladende Batterien.

Alle diese Figuren betreffen den Fall, daß eine Batterie von einem Anfangswert der Spannung von 1,2 V bis auf die Ladeendspannung von 1,7 V mittels einer Blei-Säure-Batterie aufgeladen wird, deren An-Schlüsse eine Spannung von 2,0 V besitzen. Die Figuren stellen die zeitliche Änderung des Laststroms, der Spannung an den Anschlüssen und der Temperatur der aufzuladenden Batterie dar.

In den Figuren ist eine Speisebatterie 1, dargestellt, deren Kapazität größer als die Ladeendspannung der aufzuladenden Batterien (Speisebatterie) ist; in F i g. 1 ist außerdem eine Einrichtung 3 zur Messung der Ladespannung und ein den Strom steuernder Widerstand 4 konventioneller Cauart vorgesehen.

so Die Fig. IB und IC basieren auf der Annahme, daß die Batterie 2, die zu Beginn des Aufladevorgangs eine Spannung von 1,2 V an ihren Anschlüssen besitzt, allmählich von der eine Speisebatterie (Blei-Säure-Batterie) 1, die eine Spannung von 2,0 V an den Anschlüssen besitzt, über einen den Strom begrenzenden Widerstand 4 aufgeladen wird, bis die Spannung an den Anschlüssen der Batterie 2 den Wert 1,7 V erreicht. Das Ende der Aufladung der Batterie 2 wird durch eine Spannungsmeßeinrichtung 3 wahrgenommen. Bei Unachtsamkeit wird in einem derartigen Fall die Batterie 2 jedoch überladen, und der Ladestrom fließt, wie sich der Fig. IC entnehmen läßt, ständig weiter. Die Spannung an den Anschlüssen beginnt dann mit wachsender Aufheizung der Batterie 2 abzufallen, der Ladestrom nimmt weiterhin zu, und die Batterie 2 wird schließlich extrem überhitzt.

Die F i g. 2A, 2B und 2C zeigen eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der eine Diode 5. z. B. eine

Germaniumdiode, anstelle des in Fig. I vorgesehenen, den Strom begrenzenden Widerstandes 4 eingesetzt ist, um eine Überladung und Überhitzung der Batterie 2 zu vermeiden. Bevorzugt wird als Diode 5 eine Germaniumdiode mit einer Knickspannung von etwa 0,3 V verwendet. Aufgrund dieser Germaniumdiode ergibt sich für die Batterie 2 der Zustand, als ob die Batterie 2 von einer Speisequelle 1 mit einer Spannung von 1,7 V (2,0 V — 0,3 V) aufgeladen würde. Aufgrund dieser Tatsache ergeben sich für die Spannung an den Anschlüssen und die Temperatur der Batterie 2 die in F i g. 2C dargestellten Kurven, wobei zu beachten ist, daß die Batterie 2 dann weder überladen noch besonders aufgeheizt wird.

Fig.3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der zwei oder mehr Batterien (Nickel-Cadmiumzellen) parallel aufgeladen werden. Verwendung findet dabei eine Gleichspannungskonstantquelle 7, die erdfrei betrieben wird und die Ausgangsspannung der Speisebatterie (Blei-Säure-Batterie) 1 auf einem vorgegebenen Wert hält. In dieser Ausführungsi'orm wird die Ausgangsspannung der Speisebatterie 1 auf 2.0 V gehalten, die Schwellspannung in Durchlaßrichtung des nichtlinearen Widerstandselements, d. h. der Germaniumdiode 5, beträgt 03 V.

In dieser Ausführungsform sind mehrere Batterien 2 gleichermaßen durch die Speisebatterie 1 und über die Germaniumdiode 5 aufladbar. Da jedoch die Aufladung der Batterien 2 beginnt, wenn die verschiedenen Batterien noch verschiedene Restladungen besitzen, ist die zur vollständigen Aufladung der Batterien auf die Ladeentspannung von 1,7 V ( = 2,0 V - 0,3 V) erforderlicher Zeit nicht notwendigerweise gleich groß.
Wenn daher die Spannung einer Batterie (im folgenden mit Batterie A bezeichnet) der Batterien 2 zuerst die Spannung 1,7 V erreicht, können die anderen Batterien noch unter dem Wert 1,7 V sein. Für diesen Fall wird dann der Ladestrom aus der Speisebatterie 1 nicht langer der Batterie A zugeführt, da die Schwellspannung der Germaniumdiode 5 0,3 V beträgt. Auf diese Weise kann die Überladung der Batterie A über 1,7 V hinaus vermieden werden. In der Zwischenzeit wird den anderen Batterien Ladestrom auch von der Batterie Λ zugeführt, die schon 1,7 V erreicht hat.

Sobald alle Batterien 2 den Wert 1,7 V if reicht haben, werden sie, wie in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben ist, nicht langer aufgeladen, d. h. nicht über den Wert 1,7 V überladen.

Die Speisebatterie (Blei-Säure-Batterie) kann eine Automobilbatterie sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Batterieladegerät zum Aufladen von NiCd-Batterien, mit einer als Ladestromquelle dienenden Blei-Säure-Batterie (Speisebatterie), deren Ausgangsspannung größer als die Ladeendspannung der aufzuladenden NiCd-Batterie ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Speisebatterie (1) und aufzuladender NiCd-Batterie(2) eine Halbleiterdiode (5) mit einer Knickspannung vorgesehen ist, die etwa der Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung der Speisebatterie (1) und der Ladeendspannung der aufzuladenden NiCd-Batterie (2) ist, wobei die aufzuladende NiCd-Batterie über die Halbleiterdiode (5) in Konstantspannungsbetriebsart aufladbar ist