DE2609435B2 - Batterieladegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Batterieladegerät nach der j₍₎ Gattung des Hauptanspruchs. Au-i der DE-OS 23 39 716 ist bereits ein Baiterieladegerät dieser Art bekannt, bei dem eine Herabsetzung d;-r Lad« .eit von Akkumulatorenbatterien dadurch erreicht wird, daß über Schaltglieder, z. B. über einen Transduktor oti - einen Stellantrieb r, für einen Transformator, mit zunehmender Batterie-Ladespannung eine steigende Sekundärspannung am Transformator eingestellt wird. Mit dieser bekannten Anordnung erreicht man zwar günstige Ladeverhältnisse, der Aufwand ist jedoch beträchtlich und speziell bei Verwendung mechanischer Stellglieder ist eine ständige und aufwendige Wartung der Anlage erforderlich, ohne die die Betriebssicherheit des Ladegerätes η ich gewährleistet ist. Dies gilt insbesondere deshalb, weil Batterie-Ladegeräte der eingangs genannten Art r> speziell für den Gebrauch durch Nichtfachleute in Privathaushalten zum Aufladen von Batterien von Elektrofahrzeugen bestimmt sind.

Aus der GB-PS 11 94 678 ist eine Stromerzeugungsanlage bekannt, bei der eine stark wechselnde Last von einem Drehstromgenerator gespeist wird. Die Wicklungen des Drehstromgenerators besitzen Anzapfungen, wobei im Teillastbereich eine Teilwicklung über eine Gleichrichterbrücke an die Last angeschlossen ist, während über eine Schalteinrichtung bei erhöhter Last v-, die volle Windungszahl des Generators einsetzbar ist. In diesem Fall wird die Gleichrichterbrücke von drei Dioden und drei Thyristoren gebildet. Die Veröffentlichung beschreibt eine Fahrzeuganlage, deren Drehstromgenerator bei wechselnder Drehzahl an eine w> wechselnde Last angeschaltet und der Last angepaßt werden muß. Die Entnahmeleistung ist durch die Dimensionierung des Generators begrenzt, eine Erhöhung der Batterieladespannung im fortgeschrittenen Ladezustand ist nicht vorgesehen. hi

Aus der GBPS 11 61 913 ist schließlich eine Schaltungsanordnung bekannt, mit der von einem stationären Netz aus über einen Transformator eine Batterie mit geregeltem Ladestrom versorgt wird. Eine Erhöhung der Ladespannung mit fortschreitendem Ladezustand ist nicht vorgesehen. Stattdessen wird unter Zuhilfenahme einer Stromüberwachungsvorrichtung ein geregelter Ladevorgang bewirkt, wobei sich aufgrund des Ein- und Ausschaltens von Thyristoren ein lückender Ladestrom ergibt Der benötigte Regelungsaufwand für diese bekannte Anordnung ist beträchtlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugru.de, mit geringem schaltungstechnischem und konstruktivem Aufwand ein betriebssicheres Ladegerät zu schaffen, welches bei optimaler Ausnutzung des zur Verfugung stehenden, in seiner Entnahmeleistung begrenzten Wechselstromnetzes die Ladung einer Batterie in einer verkürzten Ladezeit gestattet. Zur Verkürzung der Ladezeit ohne Überlastung des vorhandenen Wechselstromnetzes soll dabei ein Teil der Transformatorwicklung derart geschaltet werden, daß sich mit fortschreitendem Ladezustand der Batterie eine Erhöhung der Ladespannung und somit eine gleichmäßige Aufladung der Batterie ergibt. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst Bei einer derartigen Anordnung entfallen mechanische Stellglieder völlig und der schaltungstechnische Aufwand kann auf ein Minimum reduziert werden bei gleichzeitig erhöhter Betriebssicherheit Das Batteriela degerät besitzt einen besonders einfachen Aufbau und erspart gleichzeitig eine ansonsten notwendige Freilaufdiode zur Vermeidung von Spannungsspitzen wegen der im Stromkreis vorhandenen Induktivität. Die steuerbaren Halbleiterelemente sind zweckmäßigerweise im Phasenanschnitt steuerbare Thyristoren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt und anhand dieser Abbildung in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

In der Figur ist mit 10 ein Transformator bezeichnet, dessen Primärwicklung 11 an eine Wechselspannung U_n von z. B. 220 Volt angeschlossen ist. Dieses Netz ist hinsichtlich seines Entnahmestromes z.B. auf 16 Ampere begrenzt durch übliche Haushaltssicherungen. Die Sekundärwicklung des Transformators IO ist mit 12 bezeichnet und mit einer Anzapfung 13 versehen. Der größere Teil der Sekundärwicklung ist mit 12a, der kleinere Teil der Sekundärwicklung mit \2b bezeichnet, die Unterteilung erfolgt durch die Anzapfung 13. Die Enden des Sekundärwicklungsteil!, 12a sind über eine Graetz-Brücke aus vier Gleichrichtern 14 uno gegebenenfalls über eine Drossel 15 mit einer Batterie 16 verbunden. Die Drossel 15 sowie eine parallel zur Graetz-Brücke liegende Kapazität 17 können wahlweise in der Schaltung vorgesehen werden, wenn der Ladestrom für die Batterie 16 geglättet werden soll.

Der Wicklungsteil 12i» der Sekundärwicklung liegt über die Mittelanzapfung 13 an einem Zweig der Graetz-Brücke und mit seinem anderen Ende an einer Verbindungsleitung 18, über die zwei im gleichen Sinne wie die Dioden 14 in Reihe geschaltete Thyristoren 19 und 20 zur Graetz-Brücke parallel geschaltet sind.

Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Beim Einschalten des Ladegerätes, d. h. bei entladender Batterie 16 fließt zunächst ein hoher Ladestrom über den .Sekundärwicklungsteil 12a und die Graetz-Brücke zur Batterie 16. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators ist so gewählt, daß im Zusammenwirken mit einer vorhandenen Regeleinrichtung bei völlig entladener Batterie und höchster Netzspannung der Primärstrom über die Primärwicklung 11 des Transformators den maximal zulässigen Netzstrom von z. B. 16 Ampere

nicht übersteigt Mit zunehmender Batteriespannung nimmt der Ladestrom aus dem Wicklungsteil 12a der Sekundärwicklung ab, da die Ladespannung nur noch in. verkürzten Zeitintervallen die Batteriespannung übersteigt Hier setzt nun die Regelung mit der erfindungs- ■> gemäßen Anordnung ein, indem entsprechend dem Anstieg der Batteriespannung die Thyristoren 19 und 20 mit zunehmendem Phasenwinkel im Phasenanschnitt eingeschaltet werden, so daß sich der Effektivwert der gesamten zur Verfügung stehenden Ladespannung in entsprechend dem Zündwinkel der Thyristoren 19 und 20 erhöht

Die beschriebene Anordnung ist äußerst einfach und mit einer Mindestzahl an Bauelementen aufgebaut und äußerst betriebssicher sowie praktisch völlig wartungs- r~> frei. Die Begrenzung der abgebbaren Leistung auf der Gleichstromseite wird mit einfachsten Mitteln überwunden, indesn das Übersetzungsverhältnis des Transformators durch Phasenanschnittsteuerung der zur Graetz-Brücke parallel liegenden Thyristoren bezogen auf die _>o Grundschwingung kontinuierlich geändert wird.

Der Strom auf der Batterieseite besteht aus Sinushalbschwingungen, deren Höhe wahrend einer Halbwelle im Moment der Thyristorzündung entsprechend dem geänderten Übersetzungsverhältnis erhöht wird. Ein Lücken des Stromes tritt nicht auf. Wegen der relativ zur in Frage kommenden Batteriegröße geringen Ladeleistung, die wegen des einpoligen Anschlusses auf ca. 3,5 kVA begrenzt ist, sind die Stromoberschwingungen auf der Gleichstromseite für die Batterie unschädlich. Ist für spezielle Anwendungen ein obersehwingungsarmer Ausgangsgleichstrom gefordert, so kann durch die dargestellte L-C-Beschaltung der Strom geglättet werden. Die Parallelschaltung der Thyristoren zur Dioden-Graetz-Brücke erlaubt außerdem eine besonders einfache Regelung des Netzstromes.

Selbstverständlich sind Modifikationen des dargestellten Ausführungsbeispieles möglich. Z. B. kann statt eines Voll-ein Spartransformators verwendet werden, woraus sich Gewichts- und Preisvorteile ergeben. Auch eine Anwendung auf ein Dreiphasensvstem ist möglich, wenn in jede Phase derThyristor-Zwv.sji eingefügt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1
Patentansprüche:

1, Batterieladegerät mit einem Transformator, dessen Primärwicklung an ein Wechselstromnetz mit begrenztem Entnahmestrom und dessen Sekun- i därwicldung über einen Gleichrichter derart an die zu ladende Batterie anschließbar ist, daß ein erster Teil der Sekundärwicklung ständig über den Gleichrichter mit der Batterie verbunden ist, während wenigstens ein weiterer Teil der Sekundär- m wicklung bei steigender Batteriespannung im Sinne einer Erhöhung der Ladespannung zuschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (12) einteilig ausgeführt ist, mit einem Abgriff (13), wobei der erste Teil (12a,J der η Sekundärwicklung über eine Graetz-Brücke (14) ständig an die Batterie (16) angeschlossen ist, während der zuschaltbare Teil (t2b) der Sekundärwicklung über einen Parallelzweig (18) zur Graetz-Brücke (14) mit zwei steuerbaren Halbleiterelemen- ?u ten (19,2(H an die Batterie (16) anschließbar ist.

2. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Halbleiterelemente im Phasenanschnitt steuerbare Thyristoren (19,20) sind