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Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Laden
von Akkumulatoren in Abhängigkeit von der auf die Umgebungstemperatur bezogenen
Aukumulatortemperatur.
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Akkumulatoren werden in grossem Ausmass in elektronischen Geräten,
insbesonders in kleinen tragbaren Radiosendern verwendet. Damit diese Geräte Jederzeit
einsatzbereit sind, müssen die Akkumulatoren häufig und vorzugsweise so rasch als
möglich nachgeladen werden, so dass die elektronischen Geräte wieder in Dienst gestellt
werden können. Bestimmte Arten von Akkumulatoren, beispielsweise Nickel-Cadmium
Akkumulatoren können zum Verringern der Aufladezeit mit relativ hohen Ladeströmen
geladen werden. Wenn jedoch die Aufladung eines solchen Akkumulators eine bestimmte
Grösse erreicht hat, sollte der Ladestrom verringert
werden um eine
zu starke Gas-und/oder Hitzeentwicklung zu vermeiden, welche den Akkumulator zerstören
könnte. Nickel-Cadmium Akkumulatoren können sehr rasch aufgeladen werden, wenn die
Aufladung durch eine Schaltungsanordnung gesteuert wird, welche die Temperatur des
Akkumulators abfühlt und den Ladestrom verringert oder abschaltet, wenn die Akkumulatortemperatur
einen bestimmten absoluten Wert, beispielsweise 450C erreicht.
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Diese Steuerung des Ladestrom; in Abhangigkeit von der absoluten Akkamulatortemperatur
lässt jedoch einige Probleme ungelöst. Wenn beispielsseise die Akkumulatortemperatur
realtiv hoch ist, nimmt der Akkumulator beim Aufladen realtiv rasch die Grenztemperatur
an und zwar möglicherweise bevor der Ladestrom wirklich zu gross ist. Wenn umgekehrt
die Umgebungstemperatur realtiv nieder ist, benötigt der Akkumulator relativ lang
zum Erreichen der Grenztemperatur, wodurch die Möglichkeit besteht, dass der Akkumulator
überladen und zerstört wird.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schaffung einer Schaltungsanordnung
zum Laden von Akkumulatoren in Abhängigkeit sowohl von der Akkumulatortemperatur
als auch von der Umgebungstemperatur.
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Die Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren nach der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Ladekreis, der Ladeanschlüsse und Steueranschlüsse besitzt
und der in Abhängigkeit eines an die Steueranschlüsse gelieferten Steuersignals
einen realtiv grossen Ladestrom liefert und ist gekennzeichnet durch einen Steuerkreis
mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss, einem ersten und einem zweiten
Ausgangsanschluss,
einem zwischen dem ersten Eingangsanschluss und
dem ersten Ausgangsanschluss liegenden Widerstand mit festem Widerstandswert, einem
zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss liegenden
Widerstand mit festem Widerstandswert, Mittel zum Schalten eines ersten temperaturempfindlichen
Widerstands mit temperaturabhängigem Widerstandswert zwischen dem ersten Eingangsanschluss
und dem zweiten Ausgangsanschluss zum Abfühlen der Temperatur des zu ladenden Akkumulators
und einem zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss
liegenden temperaturempfindl ichen Widerstand mit tempe raturabhängigem Widerstandswert
zum Abfühlen der Umgebungstemperatur des Ladekreises und ist ferner gekennzeichnet
durch einen mit dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss verbundenen
Ausgangskreis zum Ableiten des an die Steueranschlüsse des Ladekreises zu liefernden
Steuersignals vom Ausgangssignal des Steuerkreises, welches Ausgangssignal von der
auf die Umgebungstemperatur bezogenen Temperatur des zu ladenden Akkumulators abhängt.
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t;achfolgend wird die Schaltungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung
anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
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In den Zeichnungen zeigt: Fig.l das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels
der Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem Ladekreis, einem Steuerkreis,
an den ein zu ladender Akkumulator angeschlossen ist und einem Ausgangskreis, Fig.2
ein Schaubild mit Grenztemperaturkurven der Schaltungsanordnung nach der Fig.l,
und Fig.3 graphische Darstellungen der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach
der Fig.l.
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Die Fig.l zeigt eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung mit einem
Steuerkreis, der ein von der Akkumulatortemperatur und der Umgebungstemperatur abhängiges
Ausgangssignal erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird einem Ausgangtsireis zugeführt,
welcher einen Ladekreis steuert, der einen Ladestrom in einen Akkumulator 3 liefert.
Die vier vorstehend genannten Einheiten sind in der Fig.4 durch strichlierte Linien
voneinander abgegrenzt. Der Ladekreis kann von beliebiger, geeigneter Art sein.
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Der in der Fig.l dargestellte Ladekreis ist von bekanntem Aufbau und
wird mit Netzspannung von 220 V und 50 Hz gespeist. Die Netzspannung wird durch
einen Transformator T1 heruntertransformiert und einem Vollweggleichrichter 10 zugeführt,
der vier Dioden in Brückenschaltung umfasst.
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Der positive Ausgangsanschluss 11 des Gleichrichters 10 ist mit der
Anode eines stituerbaren Siliziumgleichrichters SCR und mit einem Widerstand R1
verbunden. Der negative Ausgangsanschluss 12 des Gleichrichter 10 liegt an Erde
(Bezugspotential). Die Kathode des Gleichrichters SCR ist mit einem 17iderstand
R2 verbunden, der seinerseits mit dem Steuerkreis und dem zu ladenden Bkkumulator
B verbunden ist. Der steuerbare Gleichrichter SCR erhält gleichgerichtete Stromimpulse
vom positiven Ausgangsanschluss 11 und leitet Strom, wenn über einen Widerstand
R4 vom Ausgangskreis ein positives Steuersignal an seine Steuerelektrode angelegt
wird. enn der steuerbare Gleichrichter SCR leitend ist, wird ein relativ grosser
Ladestrom an den Akkumulator B geliefert. Yrenn kein positives Steuersignal am Widerstand
R4 liegt, hält ein Widerstand R3 den steuerbaren Gleichrichter SCR im nicht leitenden
Zustand. Wenn der steuerbare Gleichrichter SCR nicht leitend ist, wird über den
iiderstand R1 ein relativ kleiner
Ladestrom an den Akkumulator B
geliefert. Zwischen den Ausgangsanschlüssen 11 und 12 liegt eine Reihenschaltung
aus einer Trenndiode D1 und einem Filterkondensator C1, welche Reihenschaltung einen
gefilterten Gleichstrom zum Betrieb des Ausgangskreises liefert.
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Im Gehäuse des Akkumulators B ist ein temperaturempfindlicher Mfiderstand
RBT vorgesehen, dessen Widerstandswert einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt,
und der zum Abfühlen der Akkumulatortemperatur dient. Da der Widerstand RBT einen
negativen Temperaturkoeffizienten besitzt nimmt sein Widerstandswert mit zunehmender
Temperatur ab. Der Widerstand RBT kann bereits bei der Herstellung des Akkumulators
in diesem vorgesehen oder erst beim Laden in nächster Nähe des Akkumulators angeordnet
werden. Ein Ende des Widerstands RBT und die positive Klemme des Akkumulators B
sind mit einer gemeinsamen Anschlussleitung verbunden. Die negative Klemme des Akkumulators
B und das andere Ende des Widerstands RBT sind an getrennte Anschlussleitungen angeschlossen,
wie in der Fig.l dargestellt. Wenn der Akkumulator mit dem Widerstand RBT an die
Schaltungsanordnung zum Aufladen angeschlossen ist sind die drei Anschlussleitungen
mit drei entsprechenden Anschlüssen des Steuerkreises verbunden.
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Der Steuerkreis umfasst eine Brückenschaltung mit einem ersten Eingangsanschluss
IP1, einem zweiten Eingangsanschluss IP2, einem ersten Ausgangsanschluss OP1 und
einem zweiten Ausgangsanschluss OP2. Zwischen dem Eingangsanschluss IP1 und dem
Ausgangsanschluss OP1 liegt ein Festwiderstand R5 mit einem bestimmten Widerstandswert
und zwischen dem Ausgangsanschluss OP1 und dem Eingangsanschluss IP2 ein Festwiderstand
R6 mit einem bestimmten Widerstandswert. Der die Akkumulatortemperatur
abfallende
Widerstand RBT liegt zwischen dem ersten Eingangsanschluss IP1 und dem zweiten Ausgangsanschluss
OP2 und ein temperaturempfindlicher Widerstand RAT mit negativem Temperaturkoeffizienten
seines Widerstandswerts liegt zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss OP2 und dem
zweiten Eingangsanschluss IP2. Der temperaturempfindliche Widerstand RAT fühlt die
Umgebungstemperatur des Steuerkreises und des Ausgangskreises ab.
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Der in der Fig.l dargestellte Ausgangskreis fühlt die relativen Spannungen
an den Ausgangsanschlüssen OP1 und OP2 ab. Diese Spannungen ändern sich in Abhängigkeit
vom Widerstandswert des die Akkumulatortemperatur abfühlenden Widerstands RBT und
des die Umgebungstemperatur abfühlenden Widerstands RAT. Der Ausgangskreis umfasst
vier Operationsverstärker 0Al, OA2, OA3 und OA4, von denen jeder einen positiven
Eingang (angezeigt durch ein Pluszeichen), einen negativen Eingang (angezeigt durch
ein Minuszeichen) und einen Ausgang besitzt. Jeder Operationsverstärker ist als
Stromkomparator geschaltet und erzeugt an seinem Ausgang eine relativ hohe Spannung
wenn der zum positiven Eingang fliessende Strom den zum negativen Eingang fliessenden
Strom übersteigt und eine relativ niedere Spannung wenn der zum negativen Eingang
fliessende Strom den zum positiven Eingang fliessenden Strom übersteigt. Der Operationsverstärker
OAl dient als Temperaturdifferenzfühler, wobei sein positiver Eingang über einen
Widerstand R8 mit dem Ausgangsanschluss OP1 und sein negativer Eingang über einen
Widerstand R9 mit dem Ausgangsanschluss OP2 verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers
OAl ist über einen Widerstand R17 mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers
OA4 und über einen Verzögerungskreis, bestehend aus zwei
Widerständen
R13 und R14 sowie einem Kondensator C3, mit dem positiven Eingang des Operationsverstärkers
OA3 verbunden. Dieser Verstärker OA3 erzeugt an seinem Ausgang ein positives Signal
wenn, wie noch später genauer erläutert wird, der aufzuladende Akkumulator angeschaltet
ist und seine Temperatur innerhalb eines auf die Umgebungstemperatur bezogenen ,
bestimmten Temperaturbereichs liegt. Dieses Ausgangssignal wird über den Widerstand
R4 dem steuerbaren Gleichrichter SCR zugeführt um diesen einzuschalten. Der Verstärker
OA2 dient als Rücksetzverstärker, welcher den Ausgangskreis betriebsbereit hält
wenn ein neuer Akkumulator zum Aufladen angeschaltet wird. Der negative Eingang
des Verstärkers OA2 ist über einen Widerstand R10 mit dem Ausgangsanschluss OP2
und der positive Eingang des Verstärkers OA2 ist über zwei Widerstände R12A und
R12B mit dem Eingangsanschluss IP1 verbunden. Ein Rücksetzkondensator C2 legt die
Betriebsspannung an den Widerstand R12B. Der Ausgang des Verstärkers OA2 ist über
einen Widerstand Rll und eine Diode D2 mit dem negativen Eingang des Verstärkers
OAl verbunden. Der Ausgang des Verstärkers OA2 ist über einen Widerstand R18 auch
mit dem negativen Eingang des Verstärkers OA4 und über einen Widerstand R15 mit
dem negativen Eingang des Verstärkers OA3 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers
OA4 ist über einen Widerstand R20 mit dem negativen Eingang des Verstärkers 0A3
verbunden. Der Ausgang des Verstärkers OA4 ist ferner über einen Rückkopplungswiderstand
R21 mit dem positiven Eingang des Verstärkers OA4 und über einen widerstand R23
und einen Kondensator C4 mit dem negativen Eingang des Verstärkers 0A4 verbunden.
Der Verstärker OA4 dient als Speicher und nimmt einen bestimmten Zustand an wenn
ein Akkumulator mit hohem Ladestron
geladen wird. Die Speicherfunktion
des Verstärkers OA4 wird durch den Widerstand R21 erzielt, der zwischen dem Ausgang
des Verstärkers OA4 und dem positiven Eingang des Verstärkers OA4 geschaltet ist
und eine positive Rückkopplung bewirkt. Ueber die Widerstände R19 und R16 liegt
die vom Ladekreis gelieferte Betriebsspannung am negativen Eingang des Verstärkers
OA3 und am negativen Eingang des Verstärkers OA4.
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Die Schaltungsanordnung nach der Fig.l ist so ausgelegt, dass sie
einen hohen Ladestrom von 400 mA und einen niederen Ladestrom von 50 mA an einen
8,7 V lckei-Cadmiumakkumulator liefert. Die Schaltungsanordnung ist ferner so ausgelegt,
dass sie den Akkumulator bei Umgebungstemperaturen zwischen +5 und +450C auflädt,
wobei das rasche Aufladen beendet und mit dem langsamen Aufladen begonnen wird,
wenn sich der Akkumulator auf eine Temperatur von 1000 über der Umgebungstemperatur
erwärmt hat. Die Schaltelemente der Schaltungsanordnung nach der Fig.l haben die
folgenden Werte: Kondensator C1 100 Mikrofarad Kondensator C2 0,47 BXikrofarad Kondensator
C3 22 Mikrofarad T ondensator C4 0,47 Mikrofarad Widerstand R1 75 Ohm Widerstand
R2 24 Ohm Widerstand R3 1000 Ohm Widerstand R4 10000 Ohm Widerstand R5 78700 Ohm
Widerstand R6 124000 Ohm Widerstand R7 3,3 Megaohm Widerstand Rß 1 Megohm Widerstand
R9 1 Megohm Widerstand R10 1 Megohm
Widerstand R11 100000 Ohm Widerstand
R12A 1,5 Megohin Widerstand 1t12B 1,5 Megohm Widerstand R13 100000 Ohm Widerstand
R14 100000 Ohm Widerstand Rl5 47000 Ohm Widerstand R16 470000 Ohm Widerstand R18
47000 Ohm Widerstand 1119 300000 Ohm Widerstand R20 100000 Ohm widerstand 21 47000
Ohm Widerstand 1122 222000 Ohm Widerstand R23 47000 Ohm Widerstand RAT 500o0 Ohm
bei 250 C; 5p B = 4500 Widerstand ItBT 50000 Ohm bei 250 C; Typ B - 4500 Nachfolgend
wird die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach der Fig.l anhand des in der Fig.2
dargestellten Schaubildes der Grenztemperaturen und der graphischen Darstellungen
der Fig,3 beschrieben.
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Die in der Fig.2 dargestellten Grenztemperaturkennlinien zeigen die
Abhängigkeit des Ladestroms von der auf die Umgebungstemperatur bezogenen, relativen
Akkumulatortemperatur an. Bei relativen Akkumulatortemperaturen in einem ersten
Bereich 20 der Fig.2 fliesst ein kleiner Ladestrom, bei relativen Akkumulatortemperaturen
in den Bereichen 21 und 22 der Fig.2 ein hoher Ladestrom und bei relativen Akkumulatortemperaturen
in einem Bereich 23 der Fig.2 wieder ein kleiner Ladestrom zum Akkumulator. Wie
noch später genaucr beschrieben wird, dient der Speicherverstärker OA4 als Gedächtnis,
welches gewährleistet, dass, nachdem ein Akkumulator einen grossen Ladestrom erhalten
hat, dieser nur noch einen kleinen Ladestrom erhält. Das Rücksetzen des Verstärkers
OA4 d.h. das
Löschen des Gedächtnisses erfolgt durch das Entfernen
des Akkumulators.
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Bei den oben angegebenen Werten der Schaltungskomponenten wird ein
Akkumulator bei einer Umgebungstemperatur von 250C und einer im Bereich 20 niederen
Ladestroms liegenden relativen Ankumulatortemperatur so lange mit kleinem Lade strom
geladen, bis die relative Akkumulatortemperatur den Wert 190C (250C weniger 60C)
erreicht. Anschliessend gelangt die Akkumulatortemperatur in den Bereich 21 hohen
Ladestroms, so dass der Akkumulator mit hohem Ladestrom geladen wird. Wenn der Akkumulator
voll aufgeladen ist und überladen wird, steigt seine Temperatur, geht durch den
Bereich 21 und in den Bereich 22 bis sie den Wert 350C (250C +100c) erreicht. Bei
dieser Temperatur nimmt der Abfühlverstärker OAl den niederen Zustand an. Dies hat
zur Folge, dass der Speicherverstärker OA4 einen hohen Zustand annimmt, so dass
der Akkumulator nur einen kleinen Ladestrom erhält. Wenn der Akkumulator beim Anschalten
warm ist, so dass seine Temperatur im Bereich 23 niederen Ladestroms liegt, erhält
der Akkumulator einen kleinen Ladestrom bis seine Temperatur auf 330C (25°C plus
8°C) gefallen ist. Bei dieser Temperatur schaltet der Abfühlverstärker OAl in den
hohen Zustand und bewirkt, dass der Akkumulator einen hohen Ladestrom erhält. Wenn
der Akkumulator voll geladen und dann überladen wird, steigt seine Temperatur wieder
in den Bereich 22 und durchquert diesen bis sie den Wert 350C (250C plus 100C) erreicht.
In diesem Zeitpunkt wird der Abfühlverstarker OA1 in den niederen Zustand und der
Speicherverstärker OA4 in den hohen Zustand geschaltet, wodurch dcr Akkuuulator
nur noch einen kleinen Ladestrom erhält,
In den Fig.3(a) bis 3(f)
ist die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung in sechs verschiedenen Fällen graphisch
dargestellt, Bei der Fig.3(a) ist angenommen, dass der Akkumulator B mit dem temperaturempfindlichen
Widerstand ist entfernt ist, jedoch der Ladekreis eine Spannung an die Eingangsanschlüsse
IP1 und II'2 liefert. In diesem Fall ist die Spannung am Eingangsanschluss IP1 relativ
hoch und die Spannung am Ausgangsanschluss OP1 relativ nieder oder Null. Die hohe
Spannung am Anschluss IP1 bewirkt einen Stromfluss durch die Widerstände R12A und
R12B, so dass der Verstärker OA2 ein hohes Ausgangs signal liefert, wie durch den
Buchstaben H in der Spalte für den Verstärker OA2 in der Fig.3(a) angezeigt. Das
hohe Ausgangesignal des Verstärkers OA2 bewirkt einen Stromfluss durch die Widerstände
Rll, 215 und R18, so dass die Verstärker OAl, 0A3 und OA4 ein niederes Ausgangssignal
liefern wie durch den Buchstaben N in den Spalten für diese Verstärker in der Fig.3(a)
angezeigt. Der steuerbare Gleichrichter SCR ist in diesem Fall ausgeschaltet, d.h.
nicht leitend, so dass nur ein kleiner Leerstrom über die Widerstände R1, R2, R5
und R6 zur Erde fliesst.
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Bei der Fig.3(b) ist angenommen, dass ein Akkumulator mit einer im
Bereich 20 der Fig.2 liegenden Temperatur an den Steuerkreis angeschaltet ist. Dieser
kalte Akkwrrulator bewirkt, dass der Widerstandswert des Widerstands RBT sehr gross
ist, wodurch die Spannung am Ausgangsanschluss OP2 relativ klein ist und keine Wirkung
ausübt. Die hohe Spannung am Eingangsanschluss IP1 bewirkt, dass die Verstärker
den gleichen Zustand aufweisen, wie in der Fig.3(a). Dadurch wird zunächst der Akkumulator
mit einem durch die Grösse der Widerstände R1 und R2 bestimmten kleinen
Ladestrom
geladen. Wlt der Erwärmung des Akkumulators auf die Umgebungstemperatur nimmt der
Widerstandswert des Widerstands RBT ab und damit die Spannung am Ausgangsanschluss
OP2 zu, bis, wie in der Fig.3(c) gezeigt, bei einer bestimmten Akkumulatortemyeratur
(etv;a 60C unter einer Umgebungstemperatur von 250C in der Fig.2) die Spannung am
Ausgangsanschluss OP2 so gross wird, dass der Verstärker Ob2 seinen niederen Zustand
annimmt. Dadurch kann die Spannung am Ausgangsanschluss OP1 den Verstärker OAl in
den niederen Zustand schalten, wodurch der Verstärker OA3 den hohen Zustand annimmt
während der Verstärker OA4 im niederen Zustand bleibt. Dadurch, dass sich nun der
Verstärker OA3 im hohen Zustand befindet, erhält die Steuerelektrode des steuerbaren
Gleichrichters SCR über den Widerstand R4 Strom, wodurch der Gleichrichter 5CR leitend
wird und während jeder Halbperiode einen relativ hohen Strom liefert, so dass der
Akkumulator einen relativ grossen Ladestrom erhält und schnell geladen wird. Wenn
während der Zeit der Schnelladung die Energiezufuhr kurzzeitig unterbrochen wird,
bleibt der Verstärker OA4 während einer von der Grösse des Kondensators C4 und des
Widerstandes L123 abhängigen Zeitsanne im niederen Zustand wodurch verhindert wird,
dass fglschlicherweise das Ende der Schnelladung angezeigt wird.
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Bei der Fig.3(d) ist angenommen, dass der Akkumulator durch die Aufladung
so warm (etwa 10°C über einer Umgebungstemperatur von 25 C in der Fig.2) und dadurch
der 'Stiderstandswert des Widerstands RBT so klein wird, dass die Spannung am Ausgangsanschluss
OP2 grösser wird als die Spannung am Ausgangsanschluss OPl. In diesem Fall schaltet
der Verstärker OAl in den niederen Zustand während der Verstärker OA2 im hohen
Zustand
bleibt. Der Verstärker OA3 bleibt für kurze Zeit, deren Dauer von der Zeitkonstante
des aus den Widerständen R13, R14 und dem Kondensator C3 bestehenden RC-Gliedes
abhängt, noch in seinem hohen Zustand. Während dieser kurzen Zeit, in der der Verstarker
OA3 den hohen Zustand, der Verstärker OA1 jedoch den niederen Zustand aufweist,
wird der Verstärker OA4 über den Widerstand R22 in den hohen Zustand geschaltet.
Anschliessend schaltet der Verstärker OA4 über den Widerstand R20 den Verstärker
OA3 in den niederen Zustand. Dadurch wird der steuerbare Gleichrichter SCR ausgeschaltet,
so dass der Akkumulator wieder einen kleinen Ladestrom erhält. Der hohe Zustand
des Verstärkers OA4 zeigt an, dass der Akkumulator einen hohen Ladestrom erhalten
hat. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers OA4 den hohen Zustand annimmt, hält
die positive Rückkopplung über den Widerstand R21 den Verstärker CA4 im stabilen
hohen Zustand, wodurch gewährleistet wird, dass kein hoher Ladestrom mehr geliefert
wird, sofern nicht der Speicherverstarker OA4 durch die Entfernung des Akkumulators
und Anschalten eines neuen hkkumulators rückgesetzt wird.
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Die Fig.3(e) zeigt die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung wenn
ein warmer Akkumulator mit einer Temperatur im Bereich 23 der ?ig.2 zum Aufladen
angeschaltet wird. Vor dem Anschalten des Akkumulators ist der Zustand der Schaltungsanordnung
der gleiche wie in der ilig.3(a). Wenn der warme Akkumulator angeschaltet wird,
steigt die Spannung am Ausgangsanschluss OP2 auf einen relativ hohen Wert, da der
Widerstandswert des Widerstands RBT wegen des
Akkumulators sehr klein ist. Diese relativ hohe t;pannung bewirkt, dass der Verstärker
OA2 den niederen Zustand annimmt, so dass die Verstärker OA1, OA3 und OA4 auf die
Zustände an ihren
Eingängen ansprechen können. Im vorliegenden
Fall schaltet der über die Widerstände R9 und RIO fliessende Strom die Verstärker
OAl und OA2 in den niederen Zustand während der über den Widerstand 1G6 fliessende
Strom den VerstarE*er OA3 im niederen Zustand hält. Dadurch erhält der Akkumulator
nur einen kleinen Ladestrom.
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Nach einiger Zeit hit sich der Akkumulator, wie in der Fig.3(f) dargestellt,
so stark abgekhlt (etwa auf 80C über einer Umgebungstemperatur von 250C in der Fig.2),
lass die Spannung am Ausgangsanschluss OPl infolge der Zunahme des Widerstandswerts
des Widerstandes RBT grösser wird als die Spannung am Ausgangsanschluss OP2. Dies
hat zur Folge, dass der Verstärker OAl in den hchen Zustand schaltet. Anschliessend
arbeitet die Schaltungsanordnung wie im Fall der Fig.3(c), d.h. der Verstärker OA3
wird in den hohen Zustand geschaltet und der Akkumulator mit einem relativ grossen
Ladestrom geladen. Diese Schnelladung des Aldcumulators dauert an bis der Akkumulator
wieder zu warm wird, worauf dann der Akkwmilator in der in Verbindung mit der Fig.3(d)
beschriebenen Weise weiter geladen wird.
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Wenn während des Aufladens eines Akkumulators die elektrische Snergie
ausfällt und dann wieder geliefert wird, liefert der Kondensator C2 einen positiven
Impuls an den positiven Eingang des Verstärkers OA2, wodurch der Ausgangskreis den
in der Fig.3(b) dargestellten Zustand annimmt, so dass ein vollständiger Ladezyklus
abläuft. Der Kondensator C2 dient auch zum Verzögern des Rücksetzens des Ausgangskreises
(welches Rücksetzen erfolgen kann, wenn der Akkumulator kurzzeitig vom Steuerkreis
getrennt wird) durch Aufrechterhalten des Spannungszustandes am positiven Eingang
des
Verstärkers OA2 während einer Zeitspanne, die durch die Zeitkonstante des aus dem
Kondensator C2 und den Widerständen R12A und R12B bestehenden RC-Gliedes bestimmt
wird.
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Der beschriebene Steuerkreis fühlt die Akkumulatortemperatur und
die Umgebungstemperatur ab und liefert ein Signal, welches nur dann das Laden der
Batterie mit hohem Ladestrom gestattet, wenn die auf die Umgebungstemperatur bezogene,
relative Akkumulatortemperatur innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt und welches
das Laden des Akkumulators mit einem kleinen Ladestrom veranlasst, wenn die relative
Akkumulatortemperatur ausserhalb (über oder unter) dieses Bereichs liegt. Der Speicherverstärker
OA4 des Ausgangskreises verhindert, dass ein zum Laden angeschalteter Akkumulator
nochmals einen hohen Ladestrom erhält, auch wenn sich der Akkumulator auf eine Temperatur
abkühlt, die unter dem Bereich 22 in der Fig.2 liegt. Dies ist bei manchen Arten
von Akkumulatoren erwünscht, da eine nochmalige Schnellndung Wärme und Gas erzeugen
würde, wodurch die Lebensdauer des Akkumulators verringert werden würde. Wenn jedoch
gewünscht, kann der Speicherteil des Ausgangskreises (in der Fig.1 von der strichlierten
Linie umschlossen) weggelassen werden, wobei dann die Verstärker Oval, OA2 und OA3
das Schnelladen eines angeschalteten Akkumulators veranlassen, wenn sich die Akkumulatortemperatur
im Bereich hohen Ladestroms der Fig.2 befindet. In beiden Fällen ermöglicht der
beschriebene Steuerkreis das wirkungsvolle und rasche Laden eines Akkumulators und
schützt diesen gegen Ueberhitzung und Beschädigung.
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Der die lkkwnulatortemperatur abfühlende Widerstand RBT kann ein
fester Teil des Steuerkreises sein wenn dieser Widerstand die Akkwtnaatortemperatur
rasch
und wirksam abfühlen kann. Anstelle des beschriebenen Ausgangekreises können auch
andere Ausgangskreise verwendet werden, sofern sie die notwendigen oder erwünschten
logischen Funktionen und Steuerfunktionen in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des
Steuerkreises ausführen können. Ebenso kann eine Vielzahl von Ladekreisen verwendet
werden.