DE2717606C2 - Verfahren zum Laden der Batterie einer batteriegepufferten Gleichstromquelle sowie Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Art. Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Regeleinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren zum Laden der Batterie einer batteriegepufferten Gleichstromquelle wird die Klemmenspannung der Batterie in Abhängigkeit von dem vom Gleichrichter abgegebenen Strom derart geregelt, daß sie bei dem Grenzwert gleichem abgegebenem Strom des Gleichrichters auf einen unterhalb der Betriebsspannung liegenden Wert ansteigen kann und daß die Klemmenspannung beim Unterschreiten des Stromgrenzwertes durch den vom Gleichrichter abgegebenen Strom kontinuierlich von dem genannten Wert bis auf die Betriebsspannung erhöht wird.

Das bekannte Verfahren sei im folgenden anhand der F i g. 1 bis 3 dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die durch Regelung erzielte Abhängigkeit der Klemmenspannung u von dem vom Gleichrichter abgegebenen Strom /bei dem bekannten Verfahren;
F i g. 2 den Verlauf der Klemmenspannung u und des von der Batterie aufgenommenen Ladestroms // in Abhängigkeit von der Zeit / bei einem Ladevorgang nach dem bekannten Verfahren nach vorangegangener schwacher Entladung der Batterie;

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Klemmenspannung u und des Ladestroms /;. bei dem bekannten Verfahren nach vorangegangener Tiefentladung der Batterie.

F i g. 1 zeigt die Abhängigkeit der Klemmenspannung u von dem vom Gleichrichter abgegebenen Strom i. Der Strom /setzt sich zusammen aus einem im allgemeinen konstanten Laststrom /«, den die Gleichstromquelle an eine angeschlossene Last liefert, und einem je nach Ladezustand der Batterie variablen Ladestrom /;.. Bei Werten des abgegebenen Stroms / unterhalb eines Grenzwerts U; wird angestrebt, die Klemmenspannung

^hl u annähernd konstant zu halten. In der Praxis ist es allerdings erforderlich, die Klemmenspannung u mit zunehmendem abgegebenen Strom /etwas abfallen zu lassen. So weist die Klemmenspannung u bei in — 0

(abgeschaltete Last) und i_L = 0 (Batterie vollständig geladen oder Batteriekreis unterbrochen) einen Leerlaufwert üb auf, der z%veckmäßig knapp unterhalb der Gasungsspannung der Batterie liegt, und fällt von diesem Leerlaufwert üb ausgehend zu größeren Werten des abgegebenen Stroms / hin entsprechend der Geraden 10 in Fig. 1 schwach ab. Wird ein Grenzwert ic. des abgegebenen Stroms / erreicht, so wird die Klemmenspannung entsprechend der Geraden 12 auf den Wert Null geregelt, d. h. der abgegebene Stn .m / kann den Grenzwert /c nicht überschreiten. Damit ist auch der Ladestrom k der Batterie auf einen Ladestrom-Grenzwert ic begrenzt Der Grenzwert /c und damit der Ladestrom-Grenzwert Ilg werden so bemessen, daß der Ladestrom-Grenzwert i_U; den vom Hersteller vorgeschriebenen optimalen Ladestrom der Batterie darstellt

Beim Grenzwert /c kann die Klemmenspannung u maximal einen Wert Uc annehmen, der niedriger als die Leerlauf-Klemmenspannung uo und damit niedriger als die Gasungsspannung der Batterie liegt Erreicht die Batterie annähernd ihren geladenen Zustand, so sinkt der Ladestrom k unter den Ladestrom-Grenzwert iic ab, und die Klemmenspannung erhöht sich in Richtung auf die Leerlaufspannung, bis dann, wenn der Ladestrom zu Null wird, nur noch der Betriebsstrom ig fließt und sich bei diesem eine Betriebsspannung üb einstellt, die betragsmäßig zwischen der Leerlauf-Klemmenspannung üb und dem Wert U₁-; liegt.

Bei der vorstehenden Betrachtung wurde außer acht gelassen, daß die Batterie auch im geladenen Zustand einen geringen Strom aufnimmt, der zur Aufrechterha!· tung des geladenen Zustands erforderlich ist. Dieser Strom ist jedoch gering gegenüber dem Grenzwert ic, und kann vernachlässigt werden. Bei genauerer Betrachtung trifft das Schaubild der F i g. 1 zu, wenn man als Betriebsstrom die Summe derjenigen Ströme betrachtet, die der Gleichrichter zur Speisung der angeschlossenen Last und zur Aufrechterhaltung des geladenen Zustands der Batterie abgibt.

Ist die Batterie teilweise entladen, beispielsweise weil sie in diesem Zustand neu in die Gleichstromquelle eingeschaltet wurde oder weil sie während eines Netzausfalls oder einige Zeit der von der angeschlossenen Last aufgenommenen Strom liefern mußte, so verläuft der anschließende Ladevorgang nach F i g. 2.

Zu Beginn des Ladevorgangs im Zeitpunkt to nimmt der Ladestrom i/ den Ladestrom-Grenzwert /;<,(F i g. 1) an, und die Klemmenspannung sinkt entlang der Geraden 12 (Fig. 1) auf einen dem Ladezustand der Batterie entsprechenden Wert, der unterhalb des Wertes u₍, liegt und bei Kurzschlußverhalten der Batterie bis gegen Null gehen könnte. Zunächst wird dann die Batterie mit konstantem Ladestrom ;'; geladen. Zum Zeitpunkt /ι ist der Wert u<,der Klemmenspannung u erreicht, von dem an eine Spannungserhöhung nur bei starker Abnahme des abgegebenen Stroms /und damit des Ladestroms /;. auftreten kann. Eine völlige Ladung der Batterie auf die Betriebsspannung Ub w'rd daher erst zu einem Zeitpunkt /2 erreicht, bei dem der Ladestrom /'/. auf den geringen zur Aufrechterhaltung des geladenen Zustands erforderlichen Wert abgesunken ist. Der Zeitabstand zwischen den Zeitpunkten ii, ti kann beträchtliche Werte annehmen, die auch größer als der zeitliche Abstand zwischen ίο und fi sein können.

Bei Tiefentladung der Batterie läuft der Ladevorgang nach Fig. 3 ab, wobei der Zeitmaßstab nicht mit demjenigen der Fig. 2 übereinstimmt. Die Zeitpunkte t\, ti, die den Zeitpunkten ti, /2 in Fig.2 entsprechen, können zeitlich wesentlich später liegen, da bei Tiefentladung eine längere Aufladezeit erforderlich ist.

Aus Vorstehendem ist erkennbar, daß dem bekannten Verfahren der Nachteil anhaftet, daß während eines beträchtlichen Anteils der Ladezeit (zwischen /1 und /2 bzw. t\ und ti) der Ladestrom gegenüber dem optimalen Ladestrom geringe Werte aufweist und daß sich dadurch eine lange Ladezeit ergibt Zudem hängt die Ladezeit sehr stark von der exemplarbedingten jeweiligen Batteriekennlinie und vom Entladegrad ab, so daß sich stark unterschiedliche Ladezeiten ergeben.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Laden der Batterie einer batteriegepufferten Gleichstromquelle die Ladezeit zu verkürzen und in ihrer Dauer genauer festzulegen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Batterie bis zum völlig geladenen Zustand mit dem optimalen Ladestrom geladen. Beim Erreichen des geladenen Zustandes steigt die Spannung an den Zellen infolge einsetzender Gasung schnell auf die maximale Ladespannung an, worauf die Klemmenspannung aufgrund der Regelung auf die Betriebsspannung verringert wird. Dadurch wird der Ladestrom sehr

2ί schnell zu Null und kehrt sich sogar kurzzeitig zu einem Entladestrom um, wodurch die zunächst oberhalb der Betriebsspannung liegende Klemmenspannung bald auf die gewünschte Betriebsspannung absinkt. Hierdurch ist die Zeit, die bis zum Erreichen des gewünschten

jo Ladezustands vergeht, nachdem der vom Gleichrichter abgegebene Strom unter den Grenzwert gesunken ist, sehr gering und relativ genau bestimmt, so daß auch insgesamt die Ladezeit kurz ist und eint relativ genau definierte Dauer hat.

Aus der DE-OS 23 14 149 ist eine Regeleinrichtung bekannt, die zur Regelung einer batteriegepufferten, einen wechselstromgespeisten Gleichrichter umfassenden Gleichstromquelle dient. Die Gleichstromquelle weist mindestens ein in Abhängigkeit von einem Steuersignal den vom Gleichrichter abgegebenen Strom verstellendes Stellglied auf, indem beispielsweise der Gleichrichter selbst steuerbar ausgebildet ist oder indem ihm ein Längstransistor als Steilglied nachgeschaltet ist. Die Gleichstromquelle speist eine ange-

4^r. schlossene Last mit einem von dieser bei der Betriebsspannung aufgenommenen, vorgegebenen Betriebsstrom. Die Regeleinrichtung umfaßt einen mit der Spannungs-Regelabweichung zwischen dem Spannungs-Istwert der Klemmenspannung der Batterie und

w einem vorgegebenen Spannungs-Führungswert beaufschlagten, eine einen Strom-Führungswert bildende Ausgangsspannung erzeugenden Spannungsregler und einen mit der Strom-Regelabweichung zwischen dem Strom-Istwert des vom Gleichrichter abgegebenen

Vt Stroms und dem Strom-Führungswert beaufschlagten, das Steuersignal erzeugenden Stromregler. Zur Ausführung des bekannten Verfahrens ist die Regeleinrichtung jedoch nicht geeignet, da mit ihr keine Begrenzung des vom Gleichrichter abgegebenen Stromes erfolgt; es ist

Wi lediglich zwischen den Ausgang der Gleichstromquelle und die Last eine Schaltungsanordnung zwischenge schaltet, die beim Überschreiten eine·· Gren?wertes des von der Last aufgenommenen Stromes (Kurzschluß) diesen vom Gleichrichter und von der Batterie

i" gemeinsam aufzubringenden Strom unterbricht.

Ausgehend von der vorstehend genannten bekannten Regeleinrichtung kann eine Regeleinrichtung /ur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in

der in Anspruch 4 angegebenen Weise ausgebildet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 4 bis 8 der Zeichnungen näher erläutert, in denen Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Ausführungsbeispiele von Gleichstromquellen mit gemäß der Erfindung wirkenden Regeleinrichtungen dargestellt sind.

Die in den F i g. 4 bis 6 verwendeten Bezugszeichen und Formelzeichen entsprechen in ihrer Bedeutung denjenigen der F i g. 1 bis 3, wobei jedoch die Werte der von den Formelzeichen bezeichneten Größen (z. B. Un, ic) nicht übereinstimmen, soweit dies im folgenden nicht ausdrücklich angegeben ist.

F i g. 4 zeigt in einer mit F i g. 1 vergleichbaren Darstellung den Verlauf der Klemmenspannung u in Abhängigkeit von dem vom Gleichrichter abgegebenen Strom /' Der bei der Betriebsspannung ub abgegebene Betriebsstrom in, der Grenzwert ic des abgegebenen Stroms / und der Ladestrom-Grenzwert in; des Ladestroms //. sind wie in F i g. 1 gewählt. Daher weist auch wie in F i g. 1 das Diagramm beim Erreichen des Grenzwertes /«und damit des Ladestrom-Grenzwertes /te eine senkrechte Gerade 12 auf, bei der die Klemmenspannung u je nach Ladezustand und ggf. Kurzschlußverhalten der Batterie auf Null geregelt wird, um ein weiteres Anwachsen des abgegebenen Stroms / zu verhindern. Weiter kann auch die Klemmenspannung in ihrem durch eine Kurve 10 dargestellten Verlauf unterhalb des Grenzwertes /V, zwischen der Leerlaufspannung i/o und der Betriebsspannung Ub schwach abfallen. Die Leerlaufspannung i/o kann knapp unterhalb der Gasungsspannung u/> der Batterie liegen oder auch, wenn eine Abschaltung der Last in der Praxis nicht oder allenfalls selten oder kurzzeitig vorkommt, gleich der Gasungsspannung u/> sein.

Bei Werten des abgegebenen Stroms / oberhalb des Betriebsstromes ie und unterhalb des Grenzwertes /V, weist die Kurve 10 in F i g. 4 abgweichend von der Geraden 10 in F i g. 1 einen ansteigenden Verlauf auf, bis beim Grenzwert ia eine maximale Ladespannung unerreicht wird, die größer als die Betriebsspannung ub und zweckmäßig ca. 5% größer als die Gasungsspannung Ud ist. (In der Praxis wird anstelle der Gasungsspannung vom Hersteller der Batterie eine zulässige Ladeendspannung angegeben, die geringfügig unter der Gasungsspannung liegt In diesem Fall kann die maximale Ladespannung uc etwas höher als die zulässige Ladeendspannung gewählt werden, so daß sie wieder oberhalb der Gasungsspannung liegt.)

Ein unter denselben Voraussetzungen wie in F i g. 2 zu einem Zeitpunkt fo beginnender Ladevorgang ist in F i g. 5 dargestellt. Dabei ist die Batterie zunächst so weit entladen, daß sich eine Klemmenspannung u unterhalb der Betriebsspannung u_B einstellt Es wird zunächst mit konstantem Ladestrom /t = ic geladen. Dabei erfolgt ein Regeleingriff zur Regelung der Klemmenspannung u nicht wie beim bekannten Verfahren bereits dann, wenn die Klemmenspannung einen gegenüber der Betriebsspannung ub kleineren Wert Ug erreicht hat, sondern man läßt die Klemmenspannung auf die hier oberhalb der Betriebsspannung ub und oberhalb der Gasungsspannung up liegende maximale Ladespannung Ug ansteigen. Nach dem Überschreiten der Betriebsspannung ue und der etwas höheren, in F i g. 5 nicht gezeigten zulässigen Ladeendspannung steigt die Klemmenspannung infolge einsetzender Gasung sehr schnell an und erreicht somit schnell die maximale Ladespannung u<·,-. Wird diese erreicht, so wird die Klemmenspannung aufgrund der Regelung bis zur Betriebsspannung Uß hin kontinuierlich verringert. Da jede Verringerung der Klemmenspannung u auch eine Verringerung des abgegebenen Stroms i, diese wiederum eine Verringerung der Klemmenspannung u u.s.f. mit sich bringt, bewirkt die nun eintretende Verringerung der Klemmenspannung praktisch augenblicklich ein Absinken des Ladestromes //. auf Null. Der die Batterie durchfließende Strom kehrt sich sogar kurzzeitig zu einem Entladestrom von gegenüber dem Ladestrom ;'( entgegengesetztem Vorzeichen um, so daß die Batterie einen Anteil des von der angeschlossenen Last aufgenommenen Stromes liefert.

bis hierdurch die Klemmenspannung u wieder die Betriebsspannung Ub erreicht hat und der zur Aulrechterhaltung des geladenen Zustandes benötigte, geringe Ladestrom //. fließt. Der Zeitpunkt, zu dem die maximale Ladespannung uc. erreicht wird, ist in Fig.5 mit h und der Zeitpunkt, zu dem die Batterie den ordnungsgemäß geladenen Zustand und die Betriebsspannung ub erreicht hat, mit ti bezeichnet.

F i g. 6 zeigt den Ladevorgang nach einer Tiefentladung der Batterie. Dabei hat die Klemmenspannung wie in F i g. 3 zunächst einen geringen Wert, durchläuft einen Sattel und steigt dann mit zunehmender Ladung wie in Fig.5 bis zur maximalen Ladespannung uc, an, worauf wieder qualitativ dieselben Vorgänge wie in F i g. 5 ablaufen.

Eine batteriegepuffertc Gleichstromquelle mit einer Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist in F i g. 7 gezeigt. Die Gleichstromquelle umfaßt einen wechselstromgespeisten, ungesteuerten Gleichrichter 14, eine Batterie 16 und ein als Transistorschaltung mit einem Längstransistor 18 ausgebildetes Stellglied 20, das in Abhängigkeit von einer seinem Eingang 22 zuführbaren Steuerspannung die Klemmenspannung der Batterie 16 und damit die Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 24, 26 verstellt. An die Ausgangsklemmen 24, 26 ist eine ohmsche Last 28 angeschlossen, die bei der Betriebsspannung üsden Betriebsstrom /s(Fi g. 5)aufnimmt

Die Regelung wird in bekannter Weise als überlagerte Spannungsregelung mit unterlagerter Stromregelung durchgeführt, wozu die Regeleinrichtung 30 einen Spannungsregler 32 und einen Stromregler 34 umfaßt.

Der Istwert der Klemmenspannung u wird an der positiven Klemme der Batterie 16 abgenommen und der Regeleinrichtung 30 über einen Leiter 36 zugeführt.

während die negative Batterieklemme geerdet ist. Der Spannungsregler 32 wird von einem Pi-beschalteten Operationsverstärker 38 gebildet, zwischen dessen Ausgang in dessen invertierenden Eingang die Reihenschaltung eines Kondensators 40 und eines Widerstands 42 geschaltet ist. Der invertierende Eingang ist mit dem Spannungs-Istwert über einen Widerstand 44 beaufschlagt Weiter ist der invertierende Eingang über einen Widerstand 46 mit einem von einer negativen Spannung dargestellten Spannungs-Führungswert beaufschlagt.

Μ Die genannte Spannung ist an einem von Widerständen 48, 50, 52 gebildeten Spannungsteiler abgenommen, wobei den Widerständen 50,52 zur Spannungsstabilisierung eine Zenerdiode 54 parallelgeschaltet ist Am Schleifer des als Potentiometer ausgebildeten Widerstands 50 kann der Spannungs-Führungswert eingestellt werden. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 38 ist über einen Widerstand 56 geerdet Wegen der entgegengesetzten Vorzeichen des

Istwertes der Klemmenspannung und des Spannungs-Führungswertes wird der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 38 mit einer der Differenz der beiden Werte entsprechenden Regelabweichung beaufschlagt.

Wäre der Operationsverstärker 38 ausschließlich mit der vorgenannten Spannungs-Regelabweichung beaufschlagt, so würde die Klemmenspannung u bei Werten des abgegebenen Stromes /unterhalb des Grenzwertes ic konstant gehalten. Um demgegenüber bei geringen abgegebenen Strömen / einen schwachen Abfall der Klemmenspannung υ ausgehend von der Leerlaufspannung Uo bis zur Betriebsspannung üb zu erreichen, ist eine schwache Gegenkopplung des Operationsverstärkers 38 mittels eines Widerstands 58 vorgesehen. Dieser hochohmige Widerstand SS ist zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang geschaltet.

Wäre nun der Operationsverstärker 38 mit keinen weiteren Signalen beaufschlagt, so würde die Klemmenspannung u auch bei oberhalb des Betriebsstromes /'s und unterhalb des Grenzwertes /_c liegenden Werten des abgegebenen Stromes /eine abfallende Tendenz zeigen. Um demgegenüber vom Betriebsstrom /ß an das anhand von F i g. 5 beschriebene Ansteigen der Klemmenspannung u bis zur maximalen Ladespannung Uc zu erreichen, wird nun der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 38 noch mit einem Signal beaufschlagt, das proportional der Differenz zwischen dem Istwert des abgegebenen Stromes / und einem Schwellenwert ist, der zumindest annähernd dem Betriebsstrom /β entspricht Hierzu wird zunächst eine dem Strom-Istwert proportionale Spannung mittels eines Meßwiderstands 60 gewonnen, der zwischen die negative Ausgangsklemme des Gleichrichters 14 und die negative Klemme der Batterie 16 eingeschaltet ist und der einen gegenüber der Last 28 geringen, vorzugsweise vernachlässigbar geringen Widerstandswert aufweist Die dem Strom-Istwert entsprechende, negative Spannung wird einer Schwellwertschaltung zugeführt, die aus der Reihenschaltung einer Zenerdiode 62, eines Widerstands 64 und eines weiteren Widerstands 66 sowie aus einem Kondensator 68 besteht dessen einer Anschluß mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 64,66 verbunden ist und dessen anderer Anschluß auf ein festes Potential — beim Ausführungsbeispiel auf Masse — gelegt ist Die Zenerspannung der Zenerdiode 62 ist so bemessen, daß sie von der den Strom-Istwert darstellenden Spannung betragsmäßig dann überschritten wird, wenn der Strom-Istwert den Betriebsstrom /β überschreitet Die Widerstände 64, 66 haben gegenüber dem Rückkopplungswiderstand 58 derartig geringe Werte, daß bei Strom-Istwerten oberhalb des Betriebsstromes /s und unterhalb des Grenzwertes ic der Einfluß des abgegebenen Stromes ι auf das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 38 gegenüber der Rückkopplung mittels des Widerstands 58 überwiegt Der Widerstand 64 bildet zusammen mit dem Kondensator 68 ein integrierendes und verzögerndes RC-Glied, um eine quasistationäre Einkopplung des Stromeinflusses zu erreichen und damit die zum Zeitpunkt t\ (Fig.5, 6) auftretende schnelle Ladestromänderung zuzulassen, ohne daß hierdurch unerwünschte Regelschwingungen auftreten.

Aus der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 38 wird ein Strom-Führungssignal für die unterlagerte Stromregelung gewonnen. Hierzu wird die Ausgangsspannung über einen Widerstand 70 der Reihenschaltung eines Potentiometers 72 und eines Widerstands 74 zugeführt. Letzteren ist die Reihenschaltung einer Zenerdiode 76 und einer in Durchlaßrichtung gepolten Diode 78 parallel geschaltet. Am Schleifer des Potentiometers 72 ist die dem Strom-Führungswert entsprechende Spannung abnehmbar. Die Summe der Zenerspannung der Zenerdiode 76 und der Vorwärtsspannung der Diode 78 ist so bemessen, daß sie von der an der Reihenschaltung des Potentiometers 72 und des Widerstands 74 liegenden, vom Ausgang des

ίο Operationsverstärkers 38 gelieferten Spannung dann erreicht wird, wenn die Klemmenspannung υ die maximale Ladespannung u_c erreicht hat.

Der Stromregler 34 ist von einem Operationsverstärker 80 mit reiner PI-Beschaltung gebildet; zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 80 und dessen invertierenden Eingang ist die Reihenschaltung eines Kondensators 82 und eines Widerstands 84 geschaltet. Der nicht invertierende Eingang ist über einen Widerstand 86 an Masse gelegt. Der invertierende Eingang ist über einen Widerstand 88 mit einer dem Strom-Führungswert entsprechenden positiven Spannung und über den Widerstand 90 mit der am Meßwiderstand 60 abfallenden, dem Strom-Istwert proportionalen Spannung beaufschlagt, so daß am invertierenden Eingang ein der Differenz oder Regelabweichung zwischen diesen beiden Werten entsprechendes Signal erscheint Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 80 dient als Steuersignal, das über einen Leiter 92 zum Eingang 22 des Stellglieds 20 übertragen wird.

Die von der Zenerdiode 62, den Widerständen 64,66 und dem Kondensator 68 gebildete Schwellwertschaltung kann auch in anderer Weise als beim Ausführungsbeispiel verwirklicht werden. Wichtig ist, daß die

Schwellwertschaltung beim Überschreiten eines dem Betriebsstrom ug (F i g. 5) entsprechenden Schwellenwertes des Strom-Istwerts eine dem Maß der Überschreitung proportionale Ausgangsspannung erzeugt, was konstruktiv beispielsweise auch dadurch erfolgen kann, daß der Strom-Istwert mit einem einstellbar vorgegebenen Schwellenwert mittels eines Operationsverstärkers verglichen wird und daß die Ausgangsspannung nur bei einer geeigneten Polarität abgegeben wird, während sie bei der entgegengesetzten Polarität durch eine ausgangsseitige Diode unterdrückt werden kann. Die beim Ausführungsbeispiel von dem aus dem Widerstand 64 und dem Kondensator 68 gebildeten RC-Glied bewirkte Verzögerung kann auch dadurch erzielt werden, daß bei beliebiger Bauart der Schwell wertschaltung dieser eine entsprechende Verzöge rungsschaltung nachgeschaltet wird.

F i g. 8 zeigt die Anwendung der Regeleinrichtung 30 bei einer gegenüber Fig.7 abgewandelten Gleichstromquelle, wobei ein steuerbarer Gleichrichter 14' verwendet ist, so daß dieser mit dem Steuersignal beaufschlagt werden kann und das Stellglied 20 in F i g. 7 entfällt Da hierbei die Ausgangsspannung des Gleichrichters 14' geringer als die Klemmenspannung u der Batterie 16 werden kann, wenn die Klemmenspan nung die maximale Ladespannung u_G erreicht hat, ist zwischen den positiven Ausgang des Gleichrichters 14' und die positive Klemme der Batterie 16 eine Entkopplungsdiode 94 eingeschaltet Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 ist dagegen eine derartige Entkopplungsdiode bei Wechselstromspeisung des Gleichrichters 14 nicht erforderlich, da dessen Ausgangsspannung stets mindestens so hoch wie die maximale Ladespannung uc ist und da bei einem Ausfall

der Wechselspannungsspeisung der Längstransistor 18 des Stellglieds 20 einen Stromfluß zum Ausgang des Gleichrichters 14 von der Batterie 16 her verhindert. Gewünschtenfalls kann jedoch zum Schutz des Längstransistors 18 auch in diesem Fall eine Entkopplungsdiode vorgesehen sein.

In F i g. 8 ist noch gestrichelt angedeutet, daß parallel zur Gleichstromquelle an deren Ausgangsklemmen 24, 26 eine weitere, gleichartige Gleichstromquelle 96

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angeschlossen sein kann. Die Gleichstromquelle eignet sich nämlich in besonderem Maße zur Parallelschaltung mit weiteren, gleichartigen Gleichstromquellen. Wegen der in F i g. 5 dargestellten Kennlinie der Regelung wird erreicht, daß der von der gemeinsamen Last 28 aufgenommene Strom und die ggf. von den Batterien aufgenommenen Ladeströme sich wesentlich gleichmäßiger auf die Gleichrichter der Gleichstromquellen verteilen, als dies bei bekannten Lösungen der Fall ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Laden der Batterie einer batteriegepufferten, einen wechselstromgespeisten Gleichrichter umfassenden Gleichstromquelle, wobei der von dem Gleichrichter abgegebene Strom derart begrenzt wird, daß er einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreiten kann, und wobei dann, wenn der vom Gleichrichter abgegebene Strom den Grenzwert unterschreitet, die Klemmenspannung der Batterie in Abhängigkeit von dem vom Gleichrichter abgegebenen Strom derart geregelt wird, daß beim annähernden Verschwinden des von der Batterie aufgenommenen Ladestroms die Klemmenspannung eine vorgegebene Betriebsspannung erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß man dann, wenn der vom Gleichrichter abgegebene Strom den Grenzwert erreicht hat, die Klemmenspannung auf eine oberhalb der Betriebsspannung liegende maximale Ladespannung ansteigen läßt und daß die Klemmenspannung beim Unterschreiten des Grenzwertes durch den vom Gleichrichter abgegebenen Strom kontinuierlich von der maximalen Ladespannung bis auf die Betriebsspannung verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als maximale Ladespannung eine Spannung wählt, die mindestens so hoch wie die Gasungsspannung der Batterie ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Ladespannung annähernd 5% höher als die Gasungsspannung ist.

4. Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei einer batteriegepufferten, einen Wechselstrom gespeisten Gleichrichter umfassenden Gleichstromquelle mit mindestens einem in Abhängigkeit von einem Steuersignal den vom Gleichrichter abgegebenen Strom verstellenden Stellglied, wobei die Gleichstromquelle bei der Betriebsspannung eine angeschlossene Last mit einem von dieser aufgenommenen Betriebsstrom speist, umfassend einen mit der Spannungs-Regelabweichung zwischen dem Spannungs-Istwert der Klemmenspannung der Batterie und einem vorgegebenen Spannungs-Führungswert beaufschlagten, eine einen Strom-Führungswert bildende Ausgangsspannung erzeugenden Spannungsregler und einen mit der Strom-Regelabweichung zwischen dem Strom-Istwert des vom Gleichrichter abgegebenen Stroms und dem Strom-Führungswert beaufschlagten, das Steuersignal erzeugenden Stromregler, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungsregler (32) eine Begrenzungsschaltung (72, 74, 76, 78) nachgeschaltet ist, die beim Überschreiten einer dem Grenzwert (U) entsprechenden Ausgangsspannung des Spannungsreglers (32) einen dem Grenzwert (U) entsprechenden Strom-Führungswert und bei unterhalb eines dem Grenzwert (U) entsprechenden Wertes liegender Au^gangsspannung einen dieser proportionalen Strom-Führungswert erzeugt, daß mit dem Strom-Istwert eine Schwellwertschaltung (62,64,66,68) beaufschlagt ist, die beim Überschreiten eines dem Betriebsstrom (U) entsprechenden Schwellenwertes des Strom-Istwerts eine dem Maß der Überschreitung proportionale Ausgangsspannung erzeugt, und daß der Spannungsregler (32) zusätzlich mit der Ausgangsspannung der Schwellwertschaltung (62, 64, 66, 68) gegensinnig zum

Spannungs-istwert beaufschlagt ist.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (62, 64, 66, 68) ein verzögernd wirkendes RC-Glied (64, 68) aufweist.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (62, 64,66,68) aus einer Zenerdiode (62), zwei mit dieser und miteinander in Reihe geschalteten Widerständen (64,66) und einem Kondensator (68) besteht, der mit seinem einen Anschluß an den Verbindungspunkt der Widerstände (64, 66) und mit seinem anderen Anschluß an ein festes Potential angeschlossen ist.

7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (32) und/oder der Stromregler (34) ein PI-Verhalten aufweisen und vorzugsweise Pl-beschaltete Operationsverstärker (38,80) sind.

8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Spannungsreglers (32) mit dessen Eingang schwach negativ rückgekoppelt ist.