DE2605730A1

DE2605730A1 - Schaltung zur parallelschaltung mehrerer batterien

Info

Publication number: DE2605730A1
Application number: DE19762605730
Authority: DE
Inventors: Juergen Ing Grad Olschewski
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-02-13
Filing date: 1976-02-13
Publication date: 1977-08-18

Description

Schaltung zur Parallelschaltung mehrerer Batterien
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Parallelschaltung mehrerer Batterien.
Wenn man ein batteriegespeistes elektrisches Gerät über die Lebensdauer einer Batterie hinaus betreiben will, muß man im Gerät Ersatzbatterien bereit halten. Nach dem Verbrauch einer Batterie muß eine Ersatzbatterie eingeschaltet werden. So kommt es vom Absinken der Spannung der ersten Batterie an bis zum Einschalten der Ersatzbatterie zu einem Ausfall des Gerätes, der mitunter unerwünscht ist.
Eine direkte Parallelschaltung zweier Batterien, um so die gesamte Betriebsdauer zu verdoppeln, ist wegen der dann aufgrund unterschiedlicher Batterie-Innenwiderstände auftretenden Gleichströme unvorteilhaft. Es ist also wünschenswert, die Betriebsdauer eines batteriegespeisten Gerätes ohne den erwähnten Nachteil zu verdoppeln.
Es ist auch möglich, daß ein batteriegespeistes Gerät in einem ersten Betriebszustand mit einer ersten Betriebsspannung versorgt werden muß, während für einen zweiten Betriebszustand eine zweite Betriebsspannung erforderlich ist. Ein solches Gerät kann z.B. zwei Batterien enthalten, die einmal in Serie zueinander geschaltet sind und einmal jeweils für sich allein betrieben werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, beim Betrieb mit der kleineren, der Spannung einer einzigen Batterie entsprechenden Spannung eine gleichmäßige Entladung beider Batterien zu erreichen, damit möglichst lange auch die Serienschaltung möglich ist. Dies ist bekanntlich dann nicht mehr möglich, wenn eine Batterie entladen ist.
Werden in einem batteriegespeisten Gerät mehrere wiederaufladbare Batterien verwendet, so ist es wünschenswert, beim Aufladen der Batterien diese gleichzeitig und möglichst gleichmäßig aufzuladen. Anderenfalls wäre nach einer nur relativ kurzen Aufladung nur eine Batterie geladen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile vermieden werden und bei der zugleich die erwähnte gleichmäßige Ladung oder Entladung stattfindet.
Die Erfindung bezieht sich auf die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wiedergegebene Schaltung. Die genannte Aufgabe wird bei einer solchen Schaltung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, daß in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Schaltung, bei der zwei zwischen Masse und die Batterieklemme 21 geschaltete Batterien 1 und 12 in dem einen Betriebszustand der dargestellten Schaltung an der Ausgangsklemme 17 eine Betriebsspannung erzeugen und im zweiten Betriebszustand von eines Netzgerät 20 geladen werden. Zur Umschaltung zwischen den genannten Betriebszuständen dient ein Umschalter l9.
Die Batterien 1 und 12 sind einerseits mit ihren negativen Polen über Masse miteinander verbunden und andererseits Je über einen elektronisch steuerbaren Schalter 2 und 11 an die Batterie klemme 21 angeschlossen. In der dargestellten Stellung des Umschalters 19, d.h. also zu detu Zweck, an der Ausgangsklemme 17 eine Betriebsspannung zu erzeugen, ist die Batterieklemme 2 mit dem Ausgang 17 verbunden.
Zur Steuerunge der elektronisch steuerbaren Schalter Z d 5 ist eine Steuerschaltung 7 vorgesehen, die mit ihren Stromsersorgungsanschlüssen 5 und 6 an den Plus pol der Batterie an Masse angeschlossen ist. Die Steuerschaltung 7 besitzt zwei Ausgänge 4 und 8, an denen impulsförxige Steuersignale erscheinen und die mit den Steuereingängen 3 und 10 der Schalter 2 und 11 verbunden sind. Die Steuerschaltung 7 sowie die Schalter 2 und 11 sind so aufgebaut, daß die Schalter 2 und 11 abwechselnd angesteuert werden. Auf diese Weise ist der Schalter 11 gesperrt, wenn der Schalter 2 stromleitend ist und umgekehrt. Die Steuerschaltung 7 enthalt zu diesem Zweck vorteilhaft einen bistabilen Nultivibrator, dessen zwei Ausgänge (nicht invertierend und invertlerend) an die Ausgänge 4 und 8 der Steuerschaltung 7 angeschlossen sind. Die Schalter 2 und 11 bestehen vorteilhaft aus Transistoren.
Die Steuerschaltung 7 besitzt ferner einen Steuereingang 9, über den in Abhängigkeit von einer Steuerspannung die die Dauer der Stromdurchlässigkeit der Schalter 2 und 11 bestimmende Impulsbreite der Steuersignale an den Ausgängen 4 und 8 steuerbar ist.
Man erkennt, daß die Batterien 1 und 12 abwechselnd an die Batterieklemrne 21 und damit an die Ausgangsklemme 17 geschaltet werden, d.h. die an die Ausgangsklemme 17 angeschlossene und zu speisende Last wird abwechselnd von den beiden Batterien 2 und 11 gespeist. Dies hat zur Folge, daß die beiden Batterien 2 und 11 weitgehend gleichmäßig entladen werden.
Zur Erzeugung einer möglichst konstanten Gleichspannung an der Ausgangsklemme 17 ist ein Ladekondensator 18 vorgesehen, der in den Schaltpausen beim Umschalten von einer Batterie auf die andere die Last an der Ausgangsklemme 17 speist.
Die soweit beschriebene Schaltung ist zu eines Regelkreis zur Stabilisierung der Ausgangsgleichspannung an der Klemme 17 erweitert. Zu diesem Zweck wird eine mittels des Spannungsteilers 13 und 14 von der zu stabilisierenden Gleichspannung abgeleitete Spannung dem invertierenden Eingang einer Vergleichsschaitur .6 zugeführt. Dem nichtinvertierenden Eingang dieser Vergleichsschaltung 16 wird über die Klemme 15 eine Referenzspannung Uref zugeführt. Am Ausgang der Vergleichsschaltung t6 erscheint eine von der Differenz zwischen der Referenzspannung Uref und der Spannung am Spannungsteiler 13,14 abhängige Steuerspannung, die dem Steuereingang 9 der Steuerschaltung 7 zugeführt ist. Auf diese Weise wird die Dauer der Stromdurchlässigkeit der Schalter 2 und 11 so geregelt, daß die Spannung an der Ausgangsklemme 17 konstant ist.
Die Batterien 1 und 12 können in der beschriebenen Schaltung zusätzlich auch gleichmäßig von einem einzigen Netzgerät 20 geladen werden. Zu diesem Zweck ist der Umschalter 19 uzzuschalten, so daß die Batterieklemme 21 an den Ausgang eines Netzgerätes 20 ange6chaltet ist. Auch in diesem Betriebszustand werden die Schalter 2 und 11 abwechselnd von der Steuerschaltung 7 stromleitend geschaltet. Der Ladestrom fließt dann jedoch in Richtung der gestrichelt eingezeichneten Doppelpfeile. Für den Fall, daß die Schalter 2 und 11 Transistoren als Schaltelemente enthalten, ist bei wahlweisem Lade- und Entladebetrieb der Batterien 1 und 12 im einfachsten Falle für jede Stromflußrichtung ein gesonderter Transistor vorgesehen.
Es ist auch möglich, den Stromversorgungsanschluß 5 der Steuerschaltung 7 an die Batterieklemme 21 anzuschließen, wenn dafür gesorgt ft, daß beim Einschalten der beschriebenen Schaltung 3n der Batterieklemme 21 eine Betriebsspannung anliegt. Dies kann z.B. dadurch gewährleitet sein, daß beim Einschalten der Schaltung wenigstens einer der Schalter 2 und 11 stromleitend ist.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Schaltung zur Parallelschaltung mehrerer Batterien, dadurch gekennzeichnet, daß jede Batterie (1,12) über elektroniscn steuerbare Schaltmittel (2,11) an zwei gemeinsame Batterieklemmen ( Masse) angeschlossen ist und daß die Steuereingänge (3,10) der Schaltmittel (2,11) an eine Steuerschaltung (7) angeschlossen sind, die die Schaltmittel (2,11) nacheinander ansteuert.
2. Schaltung nach Anspruch 1 für eine Schaltung zur Erzeugung einer Betriebsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Batterieklemmen (21,Masse) ein Ladekondensator (18) geschaltet ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (7) einen Steuereingang ( besitzt, über den die Schaltdauer einstellbar ist während der die Schaltmittel (2,') angesteuert werden.
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang (9) der Steuerschaltung (7) zwecks Regelung der Spannung an den Batterieklemmen (21) an einen eine Regelspannung liefernden Regelspannungserzeuger (16) angeschlossen ist, dem seinerseits eine von der Spannung an der Batterieklemme (21) abgeleitete Regel größe zugeführt ist.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsanschlüsse (5,6) der Steuerschaltung (7) an die Batterieklemmen (21,Masse) angeschlossen sind.
6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromversorgungsanschluß (5) der Steuerschaltung (7) an eine der Batterien (1) angeschlossen ist.
7. Schaltung nach Anspruch 1 für zwei Batterien, dadurch qekennzeichnet, daß die Steierschaltung (7) einen Multivibrator enthält.
8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (7) einen bistabilen Multivibrator enthält, dessen nichtinvertierender Ausgang an die Schaltmittel der einen Batterie und dessen invertierender Ausgang an die Schaltmittel der anderen Batterie angeschlossen ist.
9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (2,11) je einen zwischen dem einen Pol der Batterien und der spannungsführenden Batterieklemme (21) geschalteten transistor enthalten und daß die anderen Pole der Batterien fest an die andere Batterieklemme (Masse) angeschlossen sind.