DE2520599A1 - Schaltungsanordnung zum laden von akkumulatoren - Google Patents

Schaltungsanordnung zum laden von akkumulatoren

Info

Publication number
DE2520599A1
DE2520599A1 DE19752520599 DE2520599A DE2520599A1 DE 2520599 A1 DE2520599 A1 DE 2520599A1 DE 19752520599 DE19752520599 DE 19752520599 DE 2520599 A DE2520599 A DE 2520599A DE 2520599 A1 DE2520599 A1 DE 2520599A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
accumulator
amplifier
resistor
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19752520599
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Ralph Raymond Sherman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Priority to DE19752520599 priority Critical patent/DE2520599A1/de
Publication of DE2520599A1 publication Critical patent/DE2520599A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren in Abhängigkeit von der auf die Umgebungstemperatur bezogenen Aukumulatortemperatur.
  • 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.
  • 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.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schaffung einer Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren in Abhängigkeit sowohl von der Akkumulatortemperatur als auch von der Umgebungstemperatur.
  • 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.
  • t;achfolgend wird die Schaltungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
    warmen
    I xawn:
    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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

Patentansprüche
1. fegeleinrichtung für ein Batterie-Ladesystem, in dem tempera-~turempfindliche Elemente die Batterietemperatur und die Umgebungstemperatur in elektrische Signale umsetzen und eine Ladungslieferungsvorrichtung wenigstens teilweise durch diese Signale gesteuert ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß erste und zweite Vorrichtungen die die Temperatur anzeigenden Signale empfangen, eine dritte Vorrichtung Eingangssignale vom Ausgang der ersten und zweiten Vorrichtungen empfängt, ein Ausgangssignal von der dritten Vorrichtung den Betrieb der Ladungslieferungsvorrichtung regelt, die zweite Vorrichtung ein Ausgangssignal liefert, das gegenüber der Steuerung der ersten Vorrichtung dominiert, wenn die an die zweite Vorrichtung angelegten temperaturgesteuerten Signale in einem ersten Bereich liegen, und die erste Vorrichtung ein Steuer- bzw. Befähigungssignal an die dritte Vorrichtung, wenn sich die temperaturgesteuerten Signale in einem zweiten Bereich befind>^n, und ein andere Ausgangssignal an die dritte Vorrichtung liefert, wenn die temperaturgesteuerten Signale in einem dritten Bereich liegen.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die ersten, zweiten und dritten Vorrichtungen Differenzverstärker sind.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die temperaturempfindlichen Elemente Widerstände mit einem negativen Temperaturkoeffizienten sind.
h. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die erste Vorrichtung mit Mitteln zur Einführung einer Hysteresis in ihre Betriebscharakteristik versehen ist.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine vierte Vorrichtung mit dem Ausgang der dritten Vorrichtung verbunden ist und unter der Steuerung des Ausgangssignales von der dritten Vorrichtung einen Zustand annehmen kann, um die eingangsseitige Ansprechcharakteristik der dritten Vorrichtung zu ändern.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangsgröße der zweiten Vorrichtung der vierten Vorrichtung zugeführt ist zum Ändern ihrer Arbeitsweise.
DE19752520599 1975-05-09 1975-05-09 Schaltungsanordnung zum laden von akkumulatoren Withdrawn DE2520599A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752520599 DE2520599A1 (de) 1975-05-09 1975-05-09 Schaltungsanordnung zum laden von akkumulatoren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752520599 DE2520599A1 (de) 1975-05-09 1975-05-09 Schaltungsanordnung zum laden von akkumulatoren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2520599A1 true DE2520599A1 (de) 1976-11-18

Family

ID=5946113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752520599 Withdrawn DE2520599A1 (de) 1975-05-09 1975-05-09 Schaltungsanordnung zum laden von akkumulatoren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2520599A1 (de)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3311024A1 (de) * 1983-03-25 1984-10-04 Hitachi Koki Co., Ltd., Tokio/Tokyo Batterieladegeraet
DE3511988A1 (de) * 1984-04-06 1985-10-24 Black & Decker Inc., Newark, Del. Ladeeinrichtung fuer eine batterieeinheit
WO1991007801A1 (de) * 1989-11-08 1991-05-30 Robert Bosch Gmbh Kontrolleinrichtung für batteriegerät
DE4123168A1 (de) * 1990-07-13 1992-01-16 Hitachi Koki Kk Batterieschnelladegeraet mit langsamlade-betriebsart bei niedriger temperatur
EP0510015A1 (de) * 1989-12-05 1992-10-28 Norand Corporation Verfahren zum laden einer batterie mit last
US5463305A (en) * 1982-06-07 1995-10-31 Norand Corporation Fast battery charging system and method
US5493199A (en) * 1982-06-07 1996-02-20 Norand Corporation Fast battery charger
US6075342A (en) * 1989-12-05 2000-06-13 Intermec Ip Corp. Fast battery charging system and method
US6252380B1 (en) * 1984-05-21 2001-06-26 Intermec Ip Corp. Battery pack having memory
US6307349B1 (en) 2000-02-24 2001-10-23 Intermec Ip Corp. Battery pack having memory

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6043630A (en) * 1982-06-07 2000-03-28 Intermec Ip Corp. Fast battery charging system and method
US5856737A (en) * 1982-06-07 1999-01-05 Norand Corporation Fast battery charging system and method
US5463305A (en) * 1982-06-07 1995-10-31 Norand Corporation Fast battery charging system and method
US5493199A (en) * 1982-06-07 1996-02-20 Norand Corporation Fast battery charger
US5696435A (en) * 1982-06-07 1997-12-09 Norand Corporation Fast battery charger for a device having a varying electrical load during recharging
DE3311024A1 (de) * 1983-03-25 1984-10-04 Hitachi Koki Co., Ltd., Tokio/Tokyo Batterieladegeraet
DE3511988A1 (de) * 1984-04-06 1985-10-24 Black & Decker Inc., Newark, Del. Ladeeinrichtung fuer eine batterieeinheit
US6252380B1 (en) * 1984-05-21 2001-06-26 Intermec Ip Corp. Battery pack having memory
US5309080A (en) * 1989-11-08 1994-05-03 Robert Bosch Gmbh Control unit for battery-operated device
WO1991007801A1 (de) * 1989-11-08 1991-05-30 Robert Bosch Gmbh Kontrolleinrichtung für batteriegerät
EP0510015A1 (de) * 1989-12-05 1992-10-28 Norand Corporation Verfahren zum laden einer batterie mit last
US5363031A (en) * 1989-12-05 1994-11-08 Norand Corporation Fast battery charger
EP0510015A4 (de) * 1989-12-05 1994-03-09 Norand Corporation
US6075342A (en) * 1989-12-05 2000-06-13 Intermec Ip Corp. Fast battery charging system and method
DE4123168A1 (de) * 1990-07-13 1992-01-16 Hitachi Koki Kk Batterieschnelladegeraet mit langsamlade-betriebsart bei niedriger temperatur
DE4123168B4 (de) * 1990-07-13 2011-06-09 Hitachi Koki Co., Ltd. Batterieladegerät zum Aufladen einer Batterie
US6307349B1 (en) 2000-02-24 2001-10-23 Intermec Ip Corp. Battery pack having memory

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2124579A1 (de) Schaltung zum automatischen Aufladen einer Batterie
DE2354178C2 (de) Batterie-Schnelladeanordnung
DE3038538A1 (de) Ladevorrichtung
DE2524790C3 (de) Schaltungsanordnung für ein Batterieladegerät
EP0621990B1 (de) Verfahren zum laden von akkumulatoren
DE2716272C2 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das dem mittleren Strom in einer intermittierend gespeisten induktiven Last proportional ist
DE69928911T2 (de) Als batterielader benutzbarer gleichstromwandler,und verfahren zum aufladen einer batterie
DE2241854A1 (de) Gleichspannungsversorgungssystem
DE2152739A1 (de) Verfahren,Vorrichtung und Ladegeraet zum schnellen Laden von dichten Akkumulatoren und hierzu verwendete Akkumulatorenbatterie
DE2520599A1 (de) Schaltungsanordnung zum laden von akkumulatoren
DE1956448A1 (de) Batterieladeanordnung
DE2045768C3 (de) Regeleinrichtung für einen Wechselstromgenerator
DE3107994A1 (de) Vorgluehsteuereinrichtung fuer dieselmotoren
DE2305147A1 (de) Von elektrischen verlusten abhaengiges thermisches abbild eines elektrischen betriebsmittels
DE1953664B2 (de) Halbleiter-spannungsregler fuer einen gleichstromerregten wechselstromgenerator
DE2801993C2 (de)
DE1538357B2 (de) Ueberspannungsschutzeinrichtung fuer einen mit einem halb leiter spannungsregler versehenen generator
DE4123168B4 (de) Batterieladegerät zum Aufladen einer Batterie
DE2603263C3 (de) Leistungsverstärker mit Überlastungsschutz
EP0023682A1 (de) Parallelregelschaltung zum Erzeugen einer Konstanten Ausgangsspannung
DE3039119C2 (de) Ladegerät für wiederaufladbare Batterien
DE1095923B (de) Regeleinrichtung zur kontaktlosen Regelung der Spannung eines Nebenschlussgenerators, insbesondere einer Lichtmaschine fuer Fahrzeuge
DE1935201B2 (de) Schaltungsanordnung zum Schnelladen einer elektrischen Batterie
DE1588216C (de) Ladegerät für Sammlerbatterien
DE3138239C2 (de) Schutzschaltung in der Vorspannungszuführung eines Trägerfrequenzerzeugers

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8130 Withdrawal