DE2648379C3 - Ladegerät für mehrere Akkumulatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ladegerät für mehrere Akkumulatoren, von denen jeder mit einem den Ladestrom steuernden Längstransistor in Reihe liegt und die Batteriespannung über einen Spannungsteiler geteilt und einem Regler zugeführt wird, der den Längstransistor steuert.

Die bekannten Ladegeräte für Akkumulatoren enthalten einen Längstransistor, der mit dem aufzuladenden Akkumulator in Reihe geschaltet und entsprechend dem Ladezustand des Akkumulators geöffnet oder gesperrt wird. Der Ladezustand wird durch einen parallel zum Akkumulator geschalteten Spannungsteiler ermittelt, dessen Abgriff mit dem Eingang eines Reglers verbunden ist. Der Reglerausgang ist an die Basis des Längstransistors angeschlossen. Wenn die Akkumulatorspannung den Nennwert nahezu erreicht hat, wird der Längstransistor gerade so weit aufgetteuert, daß nur ein ganz geringer Aufrechterhaltungs-Ladestrom fließt. Ist der Akkumulator dagegen weitgehend entladen und ist die Akkumulatorspannung demnach abgefallen, so fließt ein höherer Ladestrom.

In Notstromaggregaten oder dgl. werden häufig Akkumulatorbatterien mit großer Ladekapazität benötigt. Die einzelnen Akkumulatoren sind dabei parallel geschaltet. In diesem Falle besteht die Gefahr, daß bei Ausfall eines einzelnen Akkumulators die anderen Akkumulatoren in Mitleidenschaft gezogen werden. Wenn beispielsweise einer der Akkumulatoren einen Zellenschluß hat, so entladen sich die anderen Akkumulatoren über den defekten Akkumulator und die gesamte Anlage fällt aus.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Aufladung mehrerer Batterien mit einem einzigen Generator sind die einzelnen Batterien parallel an den Generator angeschaltet. Jede Batterie ist zum Schutz vor Entladungen über die anderen Batterien mit einer Diode in Reihe geschaltet. Der Generator ist mit einem Spannungsregler verbunden, der sämtlichen Batterien parallelgeschaltet ist und somit stets die höchste Batteriespannung feststellt (FR-PS 14 98 619).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ladegerät für mehrere Akkumulatoren zu schaffen, das einerseits einen erheblich geringeren schaltungstechnischen Aufwand erfordert als die Verwendung separater Ladegeräte für jeden Akkumulator, andererseits aber eine Trennung der Akkumulatoren Insoweit bewirkt, als der Ausfall eines Akkumulators sich nicht hindernd auf die übrigen Akkumulatoren auswirkt

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß sämtliche Akkumulatoren an eine Schaltung zur Mittelwertbildung der Akkumulatorspannungen angeschlossen sind, die aus einer Widerstands-Sternschaltung besteht, deren Sternpunkt mit dem Spannungsteiler und deren Endpunkte mit den Akkumulatoren verbunden sind, und daß alle Längstransistoren an einen gemeinsamen Regler angeschlossen sind, der von der Abgriffsspannung des Spannungsteilers gesteuert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Ladegerät werden die Längstransistoren sämtlicher Akkumulatoren synchron von dem einzigen Regler gesteuert Wenn die Akkumulatoren unterschiedliche Ladezustände haben, so verteilen sich die Ladeströme entsprechend den jeweiligen Innenwiderständen so auf die Akkumulatoren, daß derjenige, der den geringsten Ladezustand hat, den größten Ladestrom erhält. Durch die Mittelwertbildung der Akkumulatorspannungen wird zwar das Regelverhalten gegenüber einer separaten Regelung für jeden Akkumulator verschlechtert, jedoch lassen die hohen Regelfaktoren guter Regler dies zu, ohne daß eine erhebliche Beeinträchtigung des Regelverhaltens auftritt.

Die Widerstands-Sternschaltung muß so hochohmig sein, daß die Akkumulatoren sich gegenseitig möglichst wenig beeinflussen, d. h. daß bei unterschiedlichen Akkumulatorspannungen möglichst geringe Ausgleichsströme fließen.

Auf der Verbraucherseite kann die Entkopplung durch Dioden erfolgen, die in die von den Akkumulatoren kommenden Leitungen geschaltet sind. Auf diese Weise liegen die Verbraucher parallel an sämtlichen Akkumulatoren, ohne daß zwischen den Akkumulatoren Ausgleichsströme fließen würden.

Um auch für den Fall des Zellenschlusses in einem Akkumulator eine ausreichende Sicherheit und Entkopplung zu erhalten, liegt zweckmäßigerweise mit jedem Akkumulator eine Überlastsicherung in Reihe. Diese Überlastsicherung spricht an, wenn infolge eines im Akkumulator aufgetretenen Kurzschlusses kurzzeitig ein zu hoher Strom fließt. Dadurch wird die zum Akkumulator führende Leitung urterbrochen, so daß der Akkumulator sich auf diese Weise selbst abschaltet, ohne die Mittelwertbildung der anderen Akkumulatoren zu beeinträchtigen oder andere Rückwirkungen auf die anderen Akkumulatoren auszuüben. Lediglich die Gesamtkapazität der Batterie ist um die Kapazität der ausgefallenen Akkumulatorzelle verringert worden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist das Schaltbild eines Ladegerätes nach der Erfindung dargestellt.

Zur Erzeugung des Ladestromes dient ein Netzteil 10, das in bekannter Weise eine geregelte oder ungeregelte Gleichspannung erzeugt, die zum Laden der Akkumulatoren 11, 12, 13 verwandt wird. Eine Ausgangsleitung des Netzgerätes 10 ist direkt mit dem einen Pol eines jeden Akkumulators verbunden, während die andere Ausgangsleitung über je einen Längstransistor 14,15,16 mit dem jeweiligen Akkumulator 11, 12, 13 verbunden

ist Außerdem ist in Reihe mit jedem Akkumulator ein Widerstand 17 und eine Schmelzsicherung 18 geschaltet

Die Ausgangsspannungen der Akkumulatoren 11,12, 13 werden jeweils Widerständen 19, 20, 21 zugeführt, die eine Widerstands-Sternschaltung bilden. Der Sternpunkt 22 ist mit dem Spannungsteiler 23 verbunden, dessen Abgriff an den Eingang des Reglers 24 gelegt ist Der Ausgang des Reglers 24 ist mit den Basen sämtlicher Längstransistoren 14,15,16 verbunden.

Sind die Spannungen der Akkumulatoren 11,12 und 13 unterschiedlich, so ergibt sich am SternpunLi 22 ein Spannungs-Mittelwert Dieser wird im Spannungsteiler 23 heruntergeteilt und dem Regler 24 zugeleitet. Obwohl sämtliche Längstransistoren 14, 15 und 16 synchron gesteuert werden, hängen die die Transistoren durchfließenden Ströme entscheidend von dem Ladezustand des zugehörigen Akkumulators ab. Die Akkumulatoren werden daher trotz der gemeinsamen Regelung mit unterschiedlichen Ladeströmen beaufschlagt.

Die Schmelzsicherung 18 ist jeweils unmittelbar an den zugehörigen Akkumulator 11,12 bzw. 13 angeschaltet Im Falle eines Zellenschlusses fließt kurzzeitig ein so hoher Strom, daß die Schmelzsicherung 18 anspricht und den Stromkreis unterbricht Dadurch schaltet sich der betreffende Akkumulator selbst ab. Auch im Falle einer Leitungsunterbrechung entsteht kein Schaden, da die Mittelwertbildung und die Regelung durch das Abschalten eines einzelnen Akkumulators nicht beeinflußt werden.

Die Verbindungsleitungen zwischen den Widerständen 17 und den Schmelzsicherungen 18 sind jeweils mit einer Entkopplungsdiode 24 verbunden. Die Kathoden der Entkopplungsdioden sind zusammengeschaltet und über eine Leitung 25 mit dem angeschlossenen Verbraucher verbunden. Die Akkumulatoren 11,12 und 13 liegen daher parallel an dem Verbraucher, ohne sich gegenseitig nachteilig beeinflussen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ladegerät für mehrere Akkumulatoren, von denen jeder mit einem den Ladestrom steuernden Längstransistor in Reihe liegt und die Batteriespannung über einen Spannungsteiler geteilt und einem Regler zugeführt wird, der den Längstransistor steuert, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Akkumulatoren (11, 12, 13) an eine Schaltung (19 bis 22) zur Mittelwertbildung der Akkumulatorspannungen angeschlossen sind, die aus einer Widerstands-Sternschaltung (19, 20, 21) besteht, deren Sternpunkt (22) mit dem Spannungsteiler (23) und deren Endpunkte mit den Akkumulatoren (11, 12, 13) verbunden sind, und daß alle Längstransistoren (14,15,16) an einen gemeinsamen Rsgler (24) angeschlossen sind, der von der Abgriffsspannung des Spannungsteilern (23) gesteuert wird.

2. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Akkumulator (11, 12, 13) eine Überlastsicherung (18) in Reihe Hegt.