DE2651006A1

DE2651006A1 - Ladeschaltung

Info

Publication number: DE2651006A1
Application number: DE19762651006
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Datascope Corp
Current assignee: Datascope Corp
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1976-11-08
Publication date: 1977-05-18
Also published as: US4070699A; JPS5287613A

Description

Beanspruchte Priorität : lo.November 1975, USA.,

Serial-No. = >3O,4Ü9

Anmelder : Datascope Corp.

580 Winters Avenue

Paramus, New Jersey 07652, USA

Ladeschaltung

Die Erfindung betrifft Ladeschaltungen und zwar spezieller eine Kondensator-Ladeschaltung, von der ein elektrischer Impuls erhalten werden kann, der einem Verbraucherkreis zugeführt wird.

Es sind Ladeschaltungen zum Aufladen von Kondensatoren bekannt, um dadurch einen elektrischen Hochspannungsimpuls zur Verwendung zum Betrieb verschiedener Vorrichtungen zu erhalten. Die Ladeschaltung baut über dem Kondensator eine Hochspannung von einer Energiequelle auf, die typischerweise eine niedrigere Spannung besitzt, wie z.B. von einer Batterie. Der Kondensator wird auf die Hochspannung aufgeladen, und die Ladung kann dann in Form eines elektrischen Impulses

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dazu verwendet worden, einen Verbraucherkreis zu betx'eiben. Danach wird der Kondensator wieder von der Batterie her aufgeladen. Dieses Laden und Entladen wiederholt sich in regulären Intervallen.

Beispielsweise werden solche Ladeschaltungen in tragbaren Defibrillatoren verwendet, um einen elektrischen Impuls zu erhalten, der Herzkammerflimmern beendet. Spannungen sogar von einigen Kilovolt werden üblicherweise aus Batterien erzeugt, die Potentiale von mir einigen Volt besitzen. Nachdem der Hochspannungsimpuls dem Patienten zugeführt worden ist, muss die Ladeschaltung wieder aufgeladen werden. Hochspannungsimpulse von derartigen Ladeschaltungen können auch dazu dienen, fotographische Blitzlampen zu zünden. Sowohl gepulste Laser, Punkt- und Bolzenschweissgeräte, explosive Zündvorrichtungen als auch Baiterieladegeräte und Fernsehschaltungen erfordern alle jeweils eine Ladeschaltung, die in regelmassigen Intervallen auf eine hohe Spannung aufgeladen werden kann.

Bei bekannten Geraten wird das Ladepotential über dem Kondensator üblicherweise direkt von der Energiequelle, typischerweise Batterien, erhalten. Die Spannung von der Batterie wird jedoch erhöht und dann dem Kondensator zugeführt. Typischerweise besitzen solche Schaltungen einen mit der Batterie verbundenen Wechselrichter, der eine Rechteckwelle erzeugt. Die Rechteckwelle wird dann einem Aufwnrtstransformator zugeführt, dessen Ausgangsspannung dann gleichgerichtet wird. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung wird dann direkt an den Kondensator gelegt. Die Spannung der Batterie ist begrenzt, da sie wenigstens gleich der Spannung des geladenen Kondensators, dividiert durch das Windungsverhältnis des Transformators, sein muss. Auch ist es bei den bekannten Schaltungen notwendig, eine Impedanz in den Schaltkreis einzufügen, um den Strom zu begrenzen, der fliesst, wenn die Kondensatorspannung niedriger als die \usga «gsspannung des offenen Kreises der Ladeschaltung ist. Bei bekannten Geräten lädt die Batterie den Kondensator von einer Nullspannung linear, bis die volle Ladung erreicht ist. Die Spannung ^;iber dem Kondensator wird dann

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bei voller Ladung aufrecht gehalten, bis sie auf den Verbraucherkreis geschaltet wird uud der Kondensator wird entladen, und zu dieser Zeit beginnt der Ladebetrieb von neuem.

Die Verwendung einer solchen Ladeschaltung führt zu zahlreichen Problemen. Da eine Impedanz erforderlich ist, um den Strom zu begrenzen, der gezogen wird, wenn die Kondensatorspb »ung unterhalb der Ausgangsspannung des offenen Kreises der Ladeschaltung liegt, ergibt sich eine Verringerung der Ladegeschwindigkeit für die Kondensatorspannung. Diese verringerte Ladegeschwindigkeit verlängert die Ladezeit des Kondensators und verhindert ein schnelles Wiederladen des Kondensators. Bei Geräten wie einem Defibrillator ist eine kurze Wiederladungszeit von grosster Bedeutung, da der elektrische Hochspannungsimpuls häufig in sehr kurzen Intervallen angelegt werden muss und es nicht möglich ist, die volle Zeitdauer abzuwarten, die bei den bekannten Geräten zur Wiederaufladung des Kondensators erforderlich ist.

Ein weiteres Problem der bekannten Gerfite rührt von der Tatsache her, dass die Batterie von einem sehr niedrigen Wert zu einem sehr hohen Wert arbeitet. Aufgrund dieses Umstandes entsteht eine merkliche änderung des Batteriestromes über das Kondensatorladeintervall, in dem sich der Batteriestrom von einem sehr hohen Wert zum Beginn des Zyklusses auf einen niedrigen Wert am Ende des Ladeintervalles ändert. Diese Änderung des Batteriestromes fährt zu einer geringen Batterieausnutzung. Es wurde auch gefunden, dasri das Zeitintervall zum Laden des Kondensators langer ist, wenn die Batterie einen Bereich von niedrigen bis zu hohen Werten linear durchlaufen muss.

Ein zusätzliches Problem der bekannten Geräte ist, dass es nur eine begrenzte Auswahl an Batterien gibt, die zum Laden des Kondensators verwendet werden können. Die Batteriespannung muss gleich der oder grosser als die Spannung sein, die über dem Kondensator erhalten werden soll, dividiert durch das Windungsverhfiitnis des Transformators. Demzufolge muss entweder eine ziemlich hohe Batteriespannung verwendet werden odöi*

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ein hoher Wert des V/indungsVerhältnisses vorgesehen werden. Da es teuer ist, Hochspannungsbatterien zu verwenden, wird üblicherweise als Lösung das hohe Windungsverhältnis angewendet. Jedoch geht durch die Verwendung eines hohen WindungsVerhältnisses ein ,rosser Teil der La.stu.ng aufgrund des Sekundärwiderstandes und der Kapazität des Transformators verloren. Da es weiterhin notwendig ist, einen Transformator zum Aufspannen der Spannung von der Batterie zu verwenden, sind die meisten bekannten Schaltungen Gegentaktscha!tungen, bei denen zusätzliche Bauteile benötigt werden und die die Verwendung einer Transformatorwicklung mit Mittelabzapfung erfordern. Ein derartiger Schaltungsaufbau führt zu hohem Widerstand und bewirkt geringen Wirkungsgrad.

Weiterhin ist es zum Messen der Spannung über dem Kondensator zur Bestimmung, wann die gesamte gewünschte Spannung erreicht worden ist, bei bekannten Geräten erforderlich, die Spannung direkt an dem Kondensator auf der Sekundärseite des Transformators zu messen. Solch eine Messung auf der Sekundärseite ist notwendig, da gleichzeitig sowohl auf der Primärseite als auch auf der Sekundarseite Strom fliesst und dementsprechend beim Messen des Stromes auf der Primärseite nicht die Verluste in dem Transformator in Betracht gezogen würden. Da die Spannung auf der Sekundärseite gemessen werden muss, ist es notwendig, ein Hochspannungsmessgerät und Iloehspannungsbezugsspannungen zum Vergleich zu verwenden.

Die oben beschriebenen Prob Lerne der bekannten Geräte sind durch die vorliegende Erfindung beseitigt worden, bei der ein neuer Weg zum Erhalten einer Ladeschaltung verwendet wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, nicht das direkte Laden des Speicherelementes von der Energiequelle anzuwenden. Stattdessen wird eine Zwischenenergieübertragungsvorrichtung verwendet, die einerseits einen sehr günstigen Anschluss an die Energiequelle liefert und andererseits eine besonders wirksame ^nschLussverbindung δ\ι dem Speicherelement schafft. Das Zwischenelement, das verwendet wird, ist eine

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Induktionsspule. Die Induktionsspule enthält eine Primärseite, die mit der Energiequelle verbunden ist, und eine Sekundärseite, die mit dem Speicherelement verbunden ist. Strom von der Energiequelle bewirkt, dass in der Induktionsspule ein Magnetfeld aufgebaut wird. Wenn ein vorherbestimmter Wert des Magnetfeldes über der Induktionsspule erreicht worden ist, wird die Verbindung zwischen der Induktionsspule und der Energiequelle unterbrochen. Wenn das Magnetfeld in der Induktionsspule sich abzubauen beginnt, wird die Spannung über der Sekundärseil *J an das Speicherelement übertragen und bewirkt, dass dieses geladen wird. Nach nur einem geringen teilweisen Zusammenbrechen des Magnetfeldes wird die Induktionsspule wieder mit der Energiequelle verbunden, um ihr Magnetfeld aufzubauen. Indem nur eine teilweise Abnahme des Magnetfeldes vor"Beginn des nächsten feldaufbauenden Zyklusses gestattet wird, lädt sich das Speicherelement stufenweise auf. Jedoch wird die Ladezeit stark abgekürzt, da die Energieübertragungsrate proportional zur Magnetfeldstarke ist. Dadurch, dass die Magnetfeldstärke in der Nähe ihres Maximums gehalten wird, wird die Ladezeit stark verkürzt. Auch besitzt die Spannung der Energiequelle keinen Einfluss auf die Spannung, die über dem Speicherelement erreicht ist, da die Energiequelle nur in der Lage sein muss, genügend Strom zu liefern, um die magnetische Spitzenfeldstärke zu erreichen« Die Spannung beeinflusst nur die Zeit, die erforderlich ist, um das Laden des Speicherelementes zu vervollständigen, aber nicht die Fähigkeit, die volle Ladung zu erreichen.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladeschaltung zu schaffen, die die bei den bekannten Ladeschaltungen auftretenden, oben beschriebenen Probleme löst.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ladeschaltung zu schaffen, die die gewünschte Spannung über einem Speicherelement schneller als bei den bisher bekannten Ladeschaltungen erreichen kann.

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Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladeschaltung zu schaffen, bei der nahezu konstanter Batteriestrom während des ganzen Ladebetriebes verwendet wird, um dadurch den Wirkungsgrad der Energiequellenausnutzung zu verbessern.

Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladeschaltung zu schaffen, bei der Energiequellen wie beispielsweise Batterien verwendet werden können, die einen extrem kleinen Spannungsbereich aufweisen.

Eine weitere \ufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladeschaltung zu schaffen, mit der die gewünschte Ladung über dem Speicherelement auch dann erreicht wird, wenn eine Batterie mit extrem niedriger Spannung verwendet wird.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladeschaltung zu schaffen, die nicht die Verwendung einer strorabegrenzenden Impedanz erfordert, um den Strom zu begrenzen, der fliesst, wenn die Spannung über dem Kondensatorspeicherelement unterhalb der Ausgangsspannung des offenen Kreises der Ladeschaltung liegt.

Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Ladeschaltung zu schaffen, bei der die Notwendigkeit einen Transformator zu verwenden ausgeschaltet ist, um dadurch den Wirkungsgrad zu verbessern, indem der Leistungsverlust in Sekundärwiderstand und Kapazität des Transformators verringert wird.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladeschaltung mit einseitigen Anschlüssen zu schaffen, bei der sowohl Gegentaktschaltungen als auch die Verwendung eines Transformators mit Mittelabgriff vermieden sind, um dadurch höhere Wirksamkeit zu erzielen.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladeschaltung zu schaffen, die eine Vergleichsschaltung zur Bestimmung enthält, wann das Speicherelement die gewünschte La-

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dung erreicht hat, und in der die Vergleichsschaltung eine Bezugsspannung mit der Spannung an der Primärseite einer Induktionsspule vergleichen kann.

Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladeschaltung zu schaffen, bei der eine Induktionsspule verwendet wird, durch die gleichzeitiges Fliessen von primärem und sekundärem Strom in der Schaltung vermieden wird.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladeschaltung zu schaffen, bei der eine Energiequelle verwendet wird, von der die Energie an eine Induktionsspule übergeführt wird, die ihrerseits die Energie an ein Speicherelement abgibt, wobei die Induktionsspule ihre Energie in Form eines Magnetfeldes enthält, und nur ein teilweiser Abbau des Magnetfeldes eintreten gelassen wird.

Endlich ist es auch \ufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladeschaltung zu schaffen, durch die der Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit verbessert werden, die Ladezeit verringert wird und durch die höhere Spannungen erhalten werden können, als es bisher bei den bekannten Ladeschaltungen möglich war.

Kurz zusammengefasst umfasst die Erfindung eine Ladeschaltung, die eine Energiequelle enthält bzw. zum Anschluss an eine Energiequelle bestimmt ist, mit einem elektrischen Speicherelement und einer Induktionsspuleneinheit. Die Induktionseinheit liegt elektrisch gekoppelt zwischen der Energiequelle und dem elektrischen Speicherelement, wobei Schaltglieder enthalten sind, um die Induktionseinheit intermittierend mit der Energiequelle zu verbinden, wodurch Energie von der Energiequelle an die Induktionseinheit übergeht, wenn die Induktionseinheit mit der Energiequelle verbunden ist. Wenn die Induktionseinheit von der Energiequelle gelöst wird, geht Energie von der Induktionseinheit an das elektrische Speicherelement über. Die Energiequelle bewirkt, dass in der Induktionsspule ein Magnetfeld autgebaut wird. Es wird nur ein Teilabbau des magnetischen Feldes während der Zeit zugelas-

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sen, in der ein kapazitives Speicherelement mit einer Spannung beladen wird.

Die Erfindung wird nun durch Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 ein schematisches Schaltbild, aus dem die Grundziige der vorliegenden Erfindung ersichtlich sind;

Figur 2 a bis 2c Kurvenverläufe, mit denen die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung erläutert wird, und

Figur 3 ein detailliertes Schaltbild einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung, die Schutzschaltungen enthält.

Die in Figur 1 dargestellte Schaltung enthält in scheraatischer Darstellung eine Batterie 10, die eine Energiequelle bildet, die zum Laden eines Kondensators 12 verwendet wird, der als ein elektrisches Speicherelement dient. Wenn das Speicherelement 12 voll aufgeladen ist, wird seine Ladung einem Verbraucherkreis 1-1 zugeführt. Ein derartiger Verbraucherkreis könnten ein Herz-Defibrillator, eine fotographische Blitzlampe, Punkt- und Bolzenschweissgeräte, ein Explosionszündungsgerät usw. sein. Ein (nicht dargestellter) Schalter kann in Reihe mit dem Verbraucherkreis 14 liegen, so dass die Ladung von dem Speicherelement 12 nur beim Schliessen des Schalters an den Verbraucherkreis 14 abgegeben wird.

Zwischen der Batterie 10 und dem Kondensator 12 liegt in Reihe eine Induktions(spulen)einheit 16, die eine Primärseite 18 und eine Sekundärseite 20 enthält.

Ein Ende der Primärseite 13 ist bei 22 geerdet, und das andere Ende der Primärseite ist über ein Schaltglied in Form eines Schaltkreises 24 mit der Batterie 10 verbunden. Ein Ende der

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Sekundärseite 20 ist bei 26 mit Erde verbunden, und das andere Ende ist mit dem Kondensator 12 über einen Gleichrichter 28 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 12 ist bei 30 mit Erde verbunden.

Eine Magnetfeldabtastschaltung 32 tastet das Magnetfeld über der Induktionseinheit 16 entlang Leitung 34 ab und liefert Schaltsteuersignale über Leitung 36 an den Schaltkreis 24.

Der Betrieb der in Figur 1 dargestellten Schaltung verläuft wie folgt. Wenn der Schaltkreis 24 geschlossen ist, bewirkt der Strom von der Batterie 10, dass ein Magnetfeld in der Induktionseinheit 13 aufgebaut wird. Wenn¹sich das Feld aufbaut, erhöht sich der Strom auf der Primärseite, während in der Sekundärseite kein Strom fliesst. Wenn ein vorherbestimmtes maximales Magnetfeld erreicht ist, weist die Magnetfeldabtastschaltung 32 dieses maximale Feld nach und steuert aufgrund des Ansprechens darauf den Schaltkreis 24, damit die Primärseite 18 von der Batterie 10 gelöst wird. Das Magnetfeld in der Induktionsspule beginnt dann sich abzubauen. Während sich das Feld abbaut, fliesst Strom in der Induktionsspule auf der Sekundärseite 20, während kein Strom auf der Primärseite 18 fliesst. Die Abnahme des Magnetfeldes tritt mit einer beschleunigten Rate ein, während welcher Zeit die Sekundärspannung sich in direktem Verhältnis zu der Rate des Feldabfalles ändert. Wenn die Sekundärspannung die Kondensatorspannung erreicht, leitet der Gleichrichter 28 und überträgt in dem Magnetfeld der Induktionsspule gespeicherte Energie an den Kondensator, um dadurch den Kondensator aufzuladen und dessen Spannung zu erhöhen.

Nachdem das Magnetfeld um eine vorherbestimmte Grosse auf ein vorherbestimmtes minimales Feld abgenommen hat, weist die Magnetfeldabtastschaltung 32 das vorherbestimmte minimale Feld nach und steuert den Schaltkreis, damit dieser wieder die Primärseite 18 mit der Batterie 10 verbindet, um dadurch einen neuen Feldaufbau des magnetischen Feldes in der Induktionsspule zu beginnen und den Zyklus zu wiederholen. Dieser Zyklus des

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Feldaufbaues und des Feldzusamrnenbruclies schreitet in einer kontinuierlichen Rate fort. Während jedes Feldaufbaues wird Energie von der Batterie 10 zu der Induktionseinheit 16 übertragen. Während jedes Feldabbaues wird Energie von der Ιηα,,,ί-tionseinheit IG an den Kondensator 12 übertragen. Die Spannung über dem Kondensator 12 erhöht sich daher stufenweise während jedes Feldzusammenbruchs. Wenn der Kondensator seine vorherbestimmte Spitzenspannung erreicht, kann die gesamte Ladeschaltung abgeschaltet und die Spannung über dem Kondensator gehalten werden, bis gewünscht wird, dass diese dem Verbraucherkreis zugeführt wird. Solch eine Zuführung kann automatisch in regelmässigen Intervallen vorgenommen werden oder kann unter Steuerung durch einen speziellen Schalter erfolgen. Bei Deflbrillatoren kann z.B. das Anlegen der fiber dem Kondensator aufgeladenen Spannung an den Patienten in rege!massigen Intervallen erfolgen. Andererseits wird bei Explosionszündgeräten die Ladung auf dem Kondensator bis zu solch einer Zeit gehalten, bis der Verbraucher wünscht, dass die Explosionszündungen erfolgen.

Einer der Grundzü-;e der vorliegenden Erfindung ist es, dass nur ein teilweiser Magnetfeldabbau gestattet wird, bevor der nächste Zyklus des Feldaufbaues begonnen wird. Diese Steuerung, bei der nur ein teilweiser Feldabbau zugelassen wird, dient dazu, die Kondensatorladezeit zu minimalisieren und liefert auch optimale Batterieausnutzung. Um zu verstehen, wie die Anwendung nur eines teilweisen Magnetfeldabbaues die Ladezeit reduziert, soll angenommen werden, dass eine idealisierte Schaltung mit Streuwiderständen vorhanden ist, die klein genug sind, dass die Batteriespannung für alle Ströme konstant ist und fast die ganze aus der Batterie gezogene Energie in magnetische Feldenergie in der Induktionsspule umgewandelt wird. Die Energieübertragungsrate von der Batterie an das Magnetfeld ist gleich der aus der Batterie entnommenen Leistung. Diese Leistung ist also gleich der Batteriespannung multipliziert mit dem aus der Batterie gezogenen Strom. Unter der Annahme einer konstanten Batteriespannung ist daher die Geschwindigkeit des magnetischen Feldenergieaufbaues proportional zu

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dem Strom. Zusätzlich ist die Magnetfeldstärke selbst also proportional zum Primärinduktionsspulenstrom. Da sowohl die Geschwindigkeit des magnetischen Feldenergieaufbaues als auch die Magnetfeldstärke proportional zu dem Strom sind, kann gefolgert werden, dass die Geschwindigkeit des magnetischen Feldenergieaufbaues proportional zur magnetischen Feldstärke ist. Daraus folgt, dass, je grosser die magnetische Feldstärke ist, um so schneller ist die Geschwindigkeit des magnetischen Feldenergieaufbaues. Wenn die magnetische Feldstärke sehr niedrig ist, ist die Geschwindigkeit des magnetischen Feldenergieaufbaues kleiner, als wenn die magnetische Feldstärke einen sehr hohen Wert hat. Wenn die magnetische Feldstärke dicht bei ihrem maximalen Feldstärkewert gehalten wird, wird demzufolge die Geschwindigkeit des magnetischen Feldenergieaufbaues hoch.

Das gleiche Ergebnis wird für die Energxeübertragungsrate von dem Magnetfeld an den Kondensator erhalten. In diesem Falle dient der Kondensator als Äquivalent für die Batterie,und der Sekundärstrom dient als Äquivalent für den Primärstrom. Die tJbertragungsrate der von der Sekundärseite an den Kondensator übertragenen Energie wird auch proportional zu der Magnetfeldstärke sein. Je höher die magnetische Feldstärke ist, um so schneller ist die Geschwindigkeit, mit der die Energie über dem Kondensator aufgebaut wird, und um so schneller wird die Kondensatorapannung ihren gewünschten Spitzenwert erreichen.

Demzufolge kann die schnellste Kondensatorladung dadurch erhalten werden, dass das Magnetfeld auf einem relativ hohen Wert gehalten wird, um dadurch zu gestatten, dass nur ein geringer Feldabfall während des Energieüberganges von dem Magnetfeld an den Kondensator auftritt. Nach diesem kleinen Feldabbau wird der Zyklus wieder begonnen, um den magnetischen Feldaufbau wieder durch einen relativ kleinen Zuwachs auf seinen maximalen Feldwert zu bringen.

Die Zeit, die dadurch eingespart wird, dass nur ein teilweiser Abbau gestattet wird, kann besser durch Bezugnanme auf die Figuren 2a bis 2c verstanden werden, in denen entsprechende Kur-

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ven für das Magnetfeld der Induktionsspule, den Sekundärinduktionsspulenstrom und den Primärinduktionsspulenstrom gezeigt sind, wobei alle Kurvenverläufe über der Zeit aufgetragen sind. Von der Zeit ti bis zur Zeit t2 ist die Primärseite mit der Batterie verbunden und ein Magnetfeld wird in der Induktionsspule aufgebaut. Während dieser Zeitdauer fliesst Strom in der Primärseite mit einem linear anwachsenden Wert, dessen Anstieg sich daraus ergibt, dass der Strom gleich der Batteriespannung, dividiert durch die Primär - Induktionsspuleninduktivität ist. Während dieser Zeitdauer fliesst kein Strom in der Sekundärseite. Wenn die Magnetfeldabtastschaltung 32 ein vorgegebenes maximales Feld über der Induktionsspule zur Zeit t2 abtastet, wird die Primärseite der Induktionseinheit von der Batterie gelöst, wodurch ein plötzlicher Abfall des primären Induktionsspulenstromes zur Zeit t2 bewirkt wird. Das Magnetfeld beginnt dann sich abzubauen, während welcher Zeit der Strom in der Sekundärseite linear mit einer Geschwindigkeit abnimmt, die gleich der Kondensatorspannung, dividiert durch die Sekundärinduktionsspuleninduktivität ist. Zur Zeit t3 wird der vorherbestimmte minimale Wert des Magnetfeldes abgetastet, und die Primärseite wird wieder mit der Batterie verbunden, um den Feldaufbau wieder zu beginnen. Da das Magnetfeld proportional zu den Spulenströrnen ist, ändern sich der Feldaufbau und der Feldabbau auch linear bezüglich der Zeit. Wegen dieser linearen Beziehung ist es möglich, die Feldstärke über einen ganzen Zyklus zu mitteln, indem allgemein bekannte arithmetische Mittelwerttechniken für die maximalen und minimalen Werte angewendet worden.

Indem nur ein teilweiser Magnetfeldabbau gestattet wird und der minimale Feldwert hüöh und ganz nahe an dem maximalen Feld gehalten wird, liegt der mittlere Feldwert zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert nahe bei dem maximalen Feldwert selbst. Wenn andererseits gestattet wird, dass die Magnetfelder während des Feldabbaues auf Null abfallen und demzufolge während des Feldaufbaues wieder von Null ansteigen, bis das Maximum erreicht ist, wiire die mittlere Feldstärke

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1⁷2 des maximalen Wertes. Da die Energieübertragungsraten proportional zu der Feldstärke sind, ι_Lefert das Verfahren, bei dem nur ein teilweiser Magnetfeldabbau gestattet wird, wie es in Figur 2a gezeigt ist, eine Energieübertragungsrate, die ganz nahe bei dem Wert für das maximale Feld liegt. Wenn andererseits gestattet würde, dass das Feld immer auf Null abfällt, wäre die Energieübertragungsrate 1 '2 des Wertes für das maximale Feld. Daher wird dadurch, dass gestattet wird, dass nur ein teilweiser relativ kleiner Feldabbau auftritt, die Ladegeschwindigkeit gemäss der vorliegenden Erfindung nahezu doppelt so hoch wie die, die bei völligem Feldabbau auf Null erreichbar ist. Daher ist die Kondensatorladezeit nahezu halt» so hoch wie in dem Falle des völligen Feldabbaues.

Darüber hinaus bewirkt die Verwendung eines teilweisenFeldabbaues auch eine bessere Ausnutzung der Batterie selbst. Da der Strom und die Feldstärke proportional zueinander sind, führt das Zulassen nur eines kleinen Abfalles der Feldstärke auch zur Begrenzung des Stromes auf nur eine geringe Änderung des Batteriestromes während der Zeit, in der die Batterie mit der Primärseite der Induktionsspule verbunden ist. Daher ist, ausgenommen für die Zeit, wenn der Schaltkreis offen ist und die Batterie nicht mit der Spule verbunden ist, der Batteriestrom nahezu konstant. Das Vei'hältnis der Anzahl der Primärspulenwindungen zu der Anzahl der Sekundärspulenwindungen kann so gewählt werden, dass der Schalter nur einen kleinen Bruchteil der Zeit offen ist, bis sich eine gewisse Ladung auf dem Kondensator aufgebaut hat. Dies führt ferner zu einer nahezu konstanten Belastung der Batterie und gewährleistet wieder einen fast konstanten Batteriestrom. Da im wesentlichen ein konstanter Batteriestrom verwendet wird, kann eine Batterie gewählt werden, die den am meisten zu bevorzugenden Strom für die Schaltung liefert, und dabei gestattet dies die Auswahl einer Batterie auf der Basis ihrer Grosse, ihrem Wirkungsgrad, ihrer Lebensdauer und Zuverlässigkeit, um dadurch den gewünschten notwendigen Strom zu liefern.

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Es wird nun auf Figur 3 lSwzug genommen. Figur 3 ist eine detailliertere Darstellung der Ladeschaltung nach der vorliegenden Erfindung, einschliesslich zusätzlicher Schutzschaltungen. Gleiche Bezugszeichen in Figur 3 bezeichnen gleiche Teile wie in Figur 1.

In Figur 3 wird das Abtasten des Magnetfeldes dadurch vorgenommen, dass sowohl der Primär- als auch der Sekundärstrom mittels Nebenwiderständen 38, 40 abgetastet werden, die jeweils entsprechend in Reihe mit der Primärseite 18bzw. der Sekundärseite 20 der Induktionseinheit Iß liegen. Die abgetasteten Ströme werden dann in einem Bewertungsnetzwerk zusammenaddiert, das innerhalb der unterbrochenen Linien 42 gezeigt ist und Widerstände 44 und 46 enthält, die jeweils entsprechend über den Nebenwiderständen 38 und 40 liegen. Der Widerstand 48 verbindet die Widerstände 44 und 46 mit Erde 50. Das Bewertungsnetzwerk 42 wichtet den Strom im Verhältnis zum Windungsverhältnis der primären Windungen zu den sekundären Windungen. Da das Magnetfeld dem Strom in der primären Seite und in der sekundären Seite direkt proportional ist, kann durch Messen der Ströme die Magnetfeldstärke abgetastet werden. Das Ausgangssignal des Bewertungsnetzwerkes wird auf Leitung 52 gegeben und an eine Triggerschaltung 54 geführt, typischerweise einen Schmitt-Trigger, der den Schaltkreis 24 steuert. Der Schmitt-Trigger 54 kann so eingestellt werden, dass seine zwei Triggerwerte gleich dem gewünschten maximalen und dem minimalen Feldwert sind. Wenn daher das Bewertungsnetzwerk ein Ausgangssignal erzeugt, das die maximale Feldstärke darstellt, öffnet die Triggerschaltung den Schaltkreis 24. Wenn andererseits das Bewertungsnetzwerk ein Ausgangssignal erzeugt, das den minimalen Feldwert darstellt, schliesst die Triggerschaltung den Schaltkreis 24 und verbindet die Induktionsspule mit der Batterie 10.

Um zu bestimmen, wann der Kondensator voll auf seine gewünschte Spannung aufgeladen ist, 1st eine Vergleichsschaltung vorgesehen. Die Vergleichsschaltung ist innerhalb der unterbrochenen Linien 56 und 58 gezeigt. Die Vergleichsschaltung enthält

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einen Differentialverstärker 59, dessen negativer Eingang mit der Erde 60 über einen Widerstand 62 verbunden ist. Sein positiver Eingang ist mit einer Bezugsspannung V_REF über einen variablen Widerstand 64 verbunden und gleichzeitig ist der positive Eingang mit der Primärseite 18 der InduLtionseinhoit über einen Widerstand 66 verbunden.

Das Ausgangssignal von dem Differentialverstärker geht durch ein NAND-Tor 68, um die Relaisspule 70 stromlos zu machen, mit der zwei Relaiskontakte 72 und 74 verbunden sind. Eine Rückkopplung entlang der Leitung 75 führt durch einen Gleichrichter 76' um die Richtung der Rückkopplung von dem Ausgang des NAND-Toms 68 zu kontrollieren, zu dem negativen Eingang des Differentialverstärkers.

Die Vergleichsschaltung arbeitet wie folgt. Die Primärspulenspannung wird über der Primärseite 18 der Induktionseinheit abgetastet und mit der vorherbestimmten Bezugsspannung verglichen. Wenn ein Spitzenwert der Primärspulenspannung erreicht ist, der gleich der Bezugsspannung ist, erzeugt der Differentia Iverstärker 59 ein Ausgangssignal, das durch das NAND-Tor geschickt wird, um dadurch die Spule 70 stromlos zu machen. Die Schalter 72 und 74 öffnen sich dann. Wenn sich der Schalter 74 öffnet, ist die Triggerschaltung 54 völlig von dem Schaltkreis 24 abgetrennt, um dadurch die Steuerung von dem Schaltkreis abzutrennen, wobei der Schaltkreis 24 in einer offenen Stellung verbleibt, um die Primärspule 18 von der Batterie abzutrennen. Die Bezugsspannung wird mittels eines Widerstandes 64 in Übereinstimmung mit dem Spannungswert eingestellt, der über dem Kondensator 12 aufgeladen werden soll. Wenn so der Kondensator die gewünschte maximale Spannung nach einer Anzahl von Zyklen des stufenweisen Aufladens erreicht, wird die Vergleichsschaltung die Spule völlig von der Batterie abtrennen und das Laden des Kondensators beenden.

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Es wird bemerkt, dass die Vergleichsschaltung nicht direkt die Spannung über dem Kondensator misst sondern stattdessen die Primärspulenspitzenspannung misst. Die Möglichkeit der Ableitung der Kondensatorspannung von der primären Spitzenspannung ist einer der Grundzüge der Ladeschaltung nach der Erfindung. Da der Primärstrom Null ist, während Energie an den Kondensator übertragen wird, werden keine Fehler eingeführt. Bei den bekannten Ladeschaltungen, bei denen ein Wechselrichter und ein Transformator verwendet wurden, fliessen sowohl Primärais auch Sekundärströme gleichzeitig, so dass die Vergleichsspannung nur durch Messen auf der Sekundärseite bestimmt werden kann. Darüber hinaus ist festzustellen, dass keine strombegrenzende Impedanz in der Schaltung nach der vorliegenden Erfindung notwendig ist. Dies führt zu dem Vorteil, dass die Bezugsspannung eine verringerte Spannung sein kann, da sie mit einer Spannung auf der Primärseite verglichen wird, die kleiner als die Spannung auf der Sekundärseite ist. Da also niedrigere Spannungen verglichen werden, kann der Differentialverstärker geringer belastbar sein und die anderen Bauteile der Vergleichsschaltung können derart beschaffen sein, dass sie für geringere Spannung ausgelegt sind.

Es ist ebenfalls zu bemerken, dass die primäre Spitzenspannung das Mehrfache der Batteriespannung betragen kann. Es ist im wesentlichen der Batteriestrom, der zum Aufladen der Induktionsspule verwendet wird und das magnetische Feld erzeugt. Das magnetische Feld erzeugt wiederum seinerseits die Spannung über der Induktionsspule, und diese Spannung kann sogar höher als die Batteriespannung selbst sein. Dieser Grundzug gestattet die Verwendung eines niedrigeren Verhältnisses der Sekundärwindungen zu den Primärwindungen, als es bisher erreicht worden ist, wenn ein Wechselrichter in Verbindung mit einem Transformator verwendet wurde. Die Verringerung des Windungsverhältnisses führt auch zu geringeren Wicklungswiderständen und geringeren Kapazitäten. Der Wirkungsgrad der Ladeschaltung wird daher verbessert.

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Eine IJberladungsschutzschaltung ist ebenfalls vorgesehen, wie sie innerhalb der unterbrochenen Linien 76 gezeigt ist. Diese Schaltung enthält einen Thyristor wie SCR 78, dessen Anode bei 80 mit Erde verbunden ist und dessen Kathode mit der Primärseite 18 der Induktionseinheit verbunden ist. Die Gateelektrode des SCR 78 enthält einen Gleichrichter 82 in Reihe mit einer Zener-Diode 84, deren Kathode bei 86 mit Erde verbunden ist.

Die Wirkungsweise der ^berladungsschutzschaltung 76 ist wie folgt. Wenn die primäre Spitzenspannung grosser als ein vorherbestimmter Wert wird, der durch die Zener-Diode 84 bestimmt ist, wird der SCR 78 eingeschaltet und die Primärseite 18 der Induktionseinheit 16 wird gegen Erde kurzgeschlossen. Dies soll weiteren Feldaufbau an der Induktionsspule verhindern und die Spannung über ihr verringern. Der Zweck der Tiber ladungsschutzschaltung ist es, den Kondensator vor einer gefährlichen tlberladung in dem Falle, dass die Vergleichsschaltung 56, 58 versagt, zu schützen. Die Überladungsschutzschaltung soll auch die Schaltungsbauteile schützen, wenn die Ladeschaltung betätigt werden sollte, während der Kondensator von der Schaltung abgetrennt ist.

Eine weitere Schutzschaltung ist auch vorgesehen, wie sie innerhalb der unterbrochenen Linien 88 gezeigt ist, die dazu dient, den Betrieb der Schaltung zu beenden, wenn der Energieübergang an den Kondensator für langer als die übliche Schaltungszykluszeit verzögert werden sollte. Solch eine übermässige Verzögerung könnte entstehen, wenn die 'Iberladungsschutzschaltung getriggert wird oder wenn die Batterie 10 so schwach wird, dass sie nicht einmal den Strom liefern kann, der benötigt wird, um das maximale magnetische Feld über der Induktionseinheit 16 zu erhalten. Die Schutzschaltung 88 enthält eine Zeitgeberschaltung, die einen Kondensator 90 parallel mit einem Widerstand 92 umfasst. Die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 92 und dem Kondensator 90 ist über den Gleichrichter 94 mit der Sekundärseite 20 der Induktionseinheit Iß verbunden. Die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 92 und dem Kondensator

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90 ist auch mit dem anderen Eingang des NAND-Tores 68 verbunden.

Der Widerstand 92 und der Kondensator 90 liefern eine vorherbestimmte Zeitkonstante, die darauf basiert, wie lang eine übliche Schalt Zykluszeit zum Übertragen von Energie von dem Magnetfeld an den Kondensator wäre . So lange diese übliche Zykluszeit auftritt, hat die Schutzschaltung 88 keinen Einfluss auf die Ladeschaltung. Sollte jedoch eine übermässige Verzögerung eintreten, die z.B. von dem Öffnen der Überladungsschutzschaltung 76 oder einem Schwachwerden der Batterie 10 herrührt, so wird die Zeit zum Laden des Kondensators 12 die vorherbestimmte Zeit überschreiten und der Kondensator 90 wird sich nun durch das NAND-Tor 68 entladen, um so die Relaisspule 70 stromlos zu machen, wodurch bewirkt wird, dass sich die Relaisschalter 72 und 74 öffnen und dadurch die Primärseite 18 von der Batterie 10 lösen und die gesamte Schaltung öffnen.

Ein Startschalter 96 ist vorgesehen, um eine Spannungsquelle V mit der Schaltung zu verbinden, um anfänglich die Relaisspule 70. und auch die Schutzschaltung 88 mit Strom zu versorgen. Der Schalter 72 schliesst sich dann, um die Spule 70 in stromversorgtem Zustand selbst zu halten. Auch der Schalter 74 schliesst sich, urn die Triggerschaltung 54 mit dem Schaltkreis 24 zu verbinden, wodurch Kontrolle über den Schaltkreis 24 gestattet wird, um intermittierend die Induktionsspule mit der Batterie zu verbinden.

Es ist daher ersichtlich, dass die Ladeschaltung nach der vorliegenden Erfindung einzigartige Vorteile im Vergleich zu dem bisher durch die bekannten Geräte Erreichten bietet. Die Vorteile der vorliegenden Ladeschaltung werden hauptsächlich durch die Verwendung einer Induktionseinheit zwischen der Energiequelle und dem Speicherelement erzielt. Die Induktionseinheit dient als geeignetes Zwischen- und Verbindungsglied für die Energiequelle und den Speicher. Einerseits ist sie mit der Energiequelle, typischerweise einer Batterie, gekoppelt und nutzt den Strom von der Batterie aus, um ein Magnetfeld

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in der Induktionsspule aufzubauen. Andererseits ist sie mit dem Kondensator gekoppelt und bewirkt einen Spannungsaufbau über dem Kondensator, wenn das Magnetfeld in der Induktionsspule abnimmt.

Ein anderes Merkmal ist die Anwendung nur eines Teilabbaues oder einer Teilentladung des Magnetfeldes, um dadurch ein kontinuierlich hohes Feld über der Induktionsspule aufrechtzuerhalten. Dies verdoppelt fast die Geschwindigkeit, mit der sich der Kondensator laden kann, im Vergleich zu einer Schaltung, bei der der gleiche Batteriespitzenstrom gezogen wird, jedoch ein völliger Abbau des Magnetfeldes gestattet wird. Zusätzlich führt das nur teilweise Abbauen des Magnetfeldes zu einem fast konstanten Batteriestrom über das gesamte Kondensatorladeinterval.l,-wodurch es möglich ist, den Strom für den optimalen Kompromiss zwischen Batteriegrösse und Lebensdauer, Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit der Batterie einzustellen.

Da im wesentlichen die Batterie den Strom zum Aufbauen des magnetischen Feldes liefert, ist es möglich, Batterien mit Spannungen zu verwenden, die sich über einen sehr grossen Bereich erstrecken, so lange sie nur in der Lage sind, genügend Strom zu liefern, um die magnetische Spitzenfeldstärke zu erhalten. Die Batteriespannung hat keinen Einfluss, ausgenommen auf die Zeit, die zur Vervollständigung der Kondensatorladung notwendig ist. Sogar bei niedriger Batteriespannung kann volle Kondensatorspannung in einer Zeit erhalten werden, die zu der Batteriespannung umgekehrt proportional ist.

Ein weiterer bereits angegebener Vorteil ist der, dass keine strombegrenzende Impedanz notwendig ist, wie es bei den bekannten Ladeschaltungen typisch war. Folglich kann sich der Kondensator mit einer viel höheren Geschwindigkeit aufladen, was auch die Verwendung von Batterien mit Spannungen gestattet, die Sogar kleiner als die gewünschte Kondensatorspannung, dividiert durch das Windungsverhältnis, sind. Dies gestattet die Verwendung von Batterien, die nahezu entladen sind oder in de-

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nen Zellen versagen, so lange sie nur den ausreichenden Strom liefern. Auch führt das Fehlen der strombegrenzenden Impedanz zu einem höheren Wirkungsgrad.

Die Verwendung einer Induktionseinheit gestattet, dass die Primärspannung die Batteriespannung während des Ladungsüberganges an den Kondensator übersteigt, was dadurch zu einem niedrigeren Windungsverhältnis von Sekundärwindungen zu Primärwindungen führt, als es bisher erforderlich war. Dadurch werden die LeistungsVerluste in Sekundärwiderstand und Kapazität verringert .

Sowohl die primärseitige Schaltung als auch die sekundärseitige Schaltung ist unsymmetrisch bzw. hat einseitige Anschlüsse im Vergleich zu den Gegentaktschaltungen, die bei den meisten Wechselrichtern verwendet werden. Dieses Merkmal verringert die Anzahl von erforderlichen Bauteilen und beseitigt auch die Notwendigkeit für eine Transformatorwicklung mit Mittelabgriff. Die Kondensatorspannung kann auch abgetastet werden, indem die primäre Spitzenspannung gemessen wird. Diese letztere Abtastung wird weiterhin durch das Fehlen von Verlusten erleichtert, die sonst durch die strombegrenzende Impedanz hervorgerufen würden, und wird auch erleichtert, da es keinen gleichzeitigen Fluss von Primär- und Sekundärstrom gibt. Solch ein gleichzeitiger Fluss ist typisch für Wechselrichterschaltungen. Die Kondenaatorspannung ist daher die primäre Spitzenspannung, multipliziert mit dem Windungsverhältnis der Anzahl der sekundären zu der Anzahl der primären Windungen der Induktionseinheit. Die Induktionseinheit ("Induktionsspule") besitzt einen niedrigen Widerstand und eine niedrige Kapazität, welches beides Merkmale sind, die ebenfalls zu dem wirksamen Arbeiten der Schaltung beitragen.

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Claims

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Patentansprüche

Ladeschaltung zum Anschluss an "bzw. mit eine(r) Energiequelle, dadurch gekennzeichnet , dass sie ein elektrisches Speicherelement (12), eine Induktionseinheit (16), die mit dem Speicherelement verbunden ist und elektrisch zwischen die Energiequelle (10) und das elektrische Speicherelement geschaltet werden kann, um ein magnetisches Feld aufzubauen, wenn sie mit der Energiequelle verbunden ist, und Energie in das Speicherelement überzuführen, wenn sie nicht mehr mit der Energiequelle verbunden ist, um einen Abfall des magnetischen Feldes zu erhalten, und Schaltglieder (24) enthält, die mit der Induktionseinheit verbunden und so angepasst sind, dass sie zwischen die Induktionseinheit und die Energiequelle geschaltet werden können, um die Induktionseinheit wiederholt in aufeinanderfolgenden Zyklen mit der Energiequelle zu verbinden, wobei während jedes Zyklusses die Induktionseinheit zuerst mit der Energiequelle verbunden wird, um das Magnetfeld bis zu einem vorherbestimmten Maximum aufzubauen, und dann von der Energiequelle abgetrennt wird, um den Abfall zu erzeugen, und die Schaltglieder jeden Zyklus beginnen, wenn das Magnetfeld bis auf ein vorherbestimmtes Minimum abgefallen ist, das wc t oberhalb eines Null-Magnetfeldes liegt, so dass während des Betriebes der Ladeschaltung kontinuierlich immer ein hohes Magnetfeld an doe Induktionseinheit vorhanden ist, das im Bereich zwischen dem Maximum und dem Minimum liegt.

Ladeschaltung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , dass die Induktionseinheit (16) eine Induktionsspule ist, die eine mit den Schaltgliedern (24) verbundene Primärseite (18) und eine mit dem elektrischen Speicherelement (12) verbundene Sekundärseite (20) besitzt, una dass die Induktionsspule

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in der Lage ist, in dem über ihr induzierten Magnetfeld Energie zu speichern.

3. Ladeschaltung nach Anspruch 2, dadur.ch gekennzeichnet , dass die Schaltglieder eine Magnetfeldabtastvorrichtung (34, 32), die mit der Induktionsspule gekoppelt ist, um das Maximum und das Minimum des Magnetfeldes abzutasten, und einen Schaltkreis (24) umfassen, der mit der Primärseite (18) der Induktionsspule in Reihe verbunden und angepasst ist, um zwischen die letztere und die Energiequelle (10) geschaltet zu werden und durch die Magnetfeldabtastvorrichtung (32) gesteuert zu werden, um die Primärseite (18) mit der Energiequelle (lO) zu verbinden, wenn das Minimumfeld ertastet und nachgewiesen wird, und die Primärseite (18) von der Energiequelle (10) zu lösen, wenn das Maximumfeld ertastet und nachgewiesen wird.

4. Ladeschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Maximum und das Minimum relativ dicht beieinander liegen, um das Magnetfeld im Bereich des Maximum zu halten.

5. Ladeschaltung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , dass das Speicherelement ein kapazitives Element (Kondensator 12) enthält und die in dem Speicherelement gespeicherte Energie eine Spannung über dem kapazitiven Element ist.

6. Ladeschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner einen Gleichrichter (28) enthält, der zwischen die Sekundärseite (20) der Induktionseinheit (16) und das kapazitive Element (12) geschaltet ist, um Energie nur von der Induktionseinheit zu dem kapazitiven Element überzuführen.

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7. Ladeschaltung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Batterie (10) als Energiequelle enthält.

8. Ladeschaltung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine *berladungsschutzschaltung (76) enthält, die mit der Induktionseinheit (16) verbunden ist, die das überladen des elektrischen Speicherelementes (12) verhindert.

9. Ladeschaltung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine tfberladungsschutzschaltung (76) enthält., die mit der Primärseite (18) der Induktionsspule verbunden ist, um die Primärseite kurzzuschliessen, wenn die Primärspannung einen vorherbestimmten Wert überschreitet.

10. Ladeschaltung nach Anspruch ß , dadurch gekennzeichnet , dass die iberladungsschutzschaItung (76) einen Thyristor (78), dessen Kathode und Anode in Reihe geschaltot zwischen der Primärseite (18) und Erde (80) liegen, und eine Zener-Diode (84), die zwischen die Gateelektrode des Thyristors und Erde (86) geschaltet ist, enthält.

11. Ladeschaltung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Vergleichsschaltung (56) zum Vergleich der in dem Speicherelement (12) gespeicherten Energie mit einem vorherbestimmten Energiebetrag und zum Lösen der Verbindung zwischen der Induktionseinheit (16) und der Energiequelle (10) umfasst, wenn der vorherbestimmte Energiebetrag erreicht ist.

12. Ladeschaltung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Vergleichsschaltung (56), die mit der Primärseite (18)

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, 26510Q6

dor Induktionsspule verbunden ist, eine Bezugsspannung (V_nT₁₁-,), die mit der Vergleichsschaltung verbunden ist, um eine ausgewählte Bezugsspannung zu liefern, wobei die Vergleichsschaltung die Spannung über der Primärseite (18) mit dieser Bezugsspannung (V_R™) vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn diese Spannungen gleich sind, und Steuerglieder umfasst, die zwischen die Ver_t ^ichsschaltung (561 und die Schaltglieder (24) geschaltet sind, um die letzteren zu öffnen, um durch Ansprechen auf das Ausgangssignal die Verbindung zwischen der Primärseite (18) und der Energiequelle (10) zu lösen.

13. Ladeschaltung nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet , dass die Vergleichsschaltung (56) einen Differentialverstärker (59) mit dem Ausgang, einem geerdeten Eingang und einem zweiten Eingang, der mit der Primärseite (18) und der Bezugsspannung (V )

verbunden ist, Torschaltungen (68), die mit dem Ausgang des Differentialverstärkers verbunden sind, um auf diesen anzusprechen, um ein Torausgangssignal zu erzeugen, ein Relais (Relaisspule 70), das mit dem Torausgang verbunden ist, um auf dieses anzusprechen, wobei die Steuerglieder einen Relaisschaltkontakt (74) enthalten, der durch das Relais (Relaisspule 70) gesteuert wird, und Rückkopplungsglieder (71, 75 ) enthalten, die zwischen den Torausgang und den geerdeten Eingang des Differentialverstärkers (59) geschaltet sind.

14. Ladeschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass die Rückkopplungsglieder einen Gleichrichter (76) zur Kontrolle und Steuerung der Richtung der Rückkopplung enthalten.

15. Ladeschaltung nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Schutzschaltung (88) zum Vergleich der Zeitdauer des Energie-

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Überganges mit einer vorherbestimmten Zeit umfasst, die zwischen das Relais (70) und die Torschaltungen (68) geschaltet ist.

16. Ladeschaltung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Schutzschaltung, die über das elektrische Speicherelement (12) geschaltet ist, zum Vergleich der Zeit des Energieüberganges mit einem vorherbestimmten Zeitintervall und zum Erzeugen eines Sicherheitsausgangssignals beim Ansprechen auf das Überschreiten dieses vorherbestimmten Zeitintervalles und Steuerglieder umfasst, die zwischen die Schutzschaltung und die Schaltglieder geschaltet sind, zum Öffnen der letzteren, um die Primärseite (18) von der Energiequelle (10) durch Ansprechen auf das Sicherheitsausgangssignal zu lösen.

17. Ladeschaltung nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner einen Hauptschalter (96) zur Inbetriebnahme der Ladeschaltung enthält, der mit dem Relais (70) verbunden ist.

18. Ladeschalt ui)g nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet , dass die Magnetfeldabtastschaltung ein Paar Nebenwiderstandsglieder (38,40) enthält, die jeweils in Reihe mit der Primärseite (18) bzw. der Sekundärseite (20) geschaltet sind, um den Strom in der Induktionsspule abzutasten, und dass ein Bewertungsnetzwerk (42) über das Paar der Nebenwiderstandsglieder geschaltet ist, um die Ströme im gewichteten Verhältnis zu dem Windungsverhältnis zwischen der Primärseite (18) und der Sekundärseite (20) abzutasten und nachzuweisen, und dass der Schaltkreis eine Triggerschaltung (54) enthält, die durch das

Ausgangssignal des Bewertungsnetzwerks (42) gesteuert wird.

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19. Ladeschaltung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Batterie (10) als Energiequelle enthält und dass diese
Batterie eine Spannung hat, die kleiner als die Spannung ist, die in dem kapazitiven Element (12) gespeichert werden soll.

20. Ladeschaltung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Batterie (10) als Energiequelle enthält und dass die Dauer des Zyklusanteiles mit Magnetfeldabfall nur ein kleiner Bruchteil desselben ist, wodurch der Batteriestrom im wesentlichen konstant bleibt.

21. Ladeschaltung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass die Induktionseinheit
(16) ohne eine Impedanz zur Begrenzung des fliessenden Stromes Energie überträgt.

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