DE2732794A1

DE2732794A1 - Schutzanordnung fuer akkumulator gegen tiefentladung

Info

Publication number: DE2732794A1
Application number: DE19772732794
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Norka Norddeutsche Kunststoff und Elektrogesellschaft Staecker mbH and Co KG
Current assignee: Norka Norddeutsche Kunststoff und Elektrogesellschaft Staecker mbH and Co KG
Priority date: 1977-07-20
Filing date: 1977-07-20
Publication date: 1979-02-08

Description

Schutzanordtlurlfr fur Akkumulator gegen Tiefentladung
Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung fur einen Akkumulator gegen Tiefentladung, bei der bei Erreichen einer vorgegebenen, untersten Entladeschluß-Spannung das zu vorsorgende Gerät mittels eines von einer Uberwachungseinrichtung gesteuerten Schaltglieds vom Akkumulator abgetrennt wird.
Bei Geraten, die ständig oder zeitweise aus wiederaurladbaren Akkumulatoren betrieben werden, siuß der Betrieb des Gerätes oder Verbrauchers beendet werden, wenn eine Entladeschluß-Spannung des Akkumulators erreicht ist, da bei einer zu weitgehenden Entladung insbesondere die Lebensdauer des Akkumulators herabgesetzt wird. Deshalb soll den Akkumulator so lange kein Strom mehr entnommen werden, solange nicht seiner Wiederaufladung sichergestellt ist.
Bisher wird, wie eingangs ausgeffihrt, der Verbraucher von Akkumulator durch einen mechanischen Schalter, ein Relais oder ein Schütz abgetrennt, wenn die noch zulässige unterste Spannung bei der Entladung, die sogenannte Entladeschluß-Spannung> unterschritten wird. Derartige Schaltglieder sind sehr sperrig und groß und daher nur bei stationären Anlagen verwendbar.
Bei Anlagen oder Geräten, bei denen elektromechanische Schalter nicht verwendet werden können, werden bisher Überwachungseinrichtungen verwendet, die die Spannung am Akkumulator ständig erfassen und bei Erreichen der Entladeschluß-Spannung den Verbraucher vom Akkumulator abtrennen. Jedoch fließt bei derartigen Schutzanordnungen auch nach Abtrennen des Verbrauchers ständig Strom, der die Überwachungseinrichtung speist.
Obwohl dieser Strom relativ klein ist, führt dies nachteilig nach einiger Zeit ebenfalls zur unerwünschten Tiefentladung.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schutzanordnung der eingangs genannten Art so aufzurühren, daß ohne Verwendung elektromechanischer Schaltglieder eine Tiefentladung des Akkumulators sicher vermieden wird.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Reihe von Halbleiter-Bauelementen ohne Leistungsverbrauch im Sperrzustand bleiben kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schaltglied mindestens ein Halbleiterelement ist, da: der dem Akkumulator entnoirtirene Strom über das Halbleiterelement sowohl zum Gerät als auch zur Überwachungseinrichtung fließt, daß bei Erreichen der Entladeschluß-Spannung das Halbleiterelement in den Sperrzustand übergeht und daß sich das Halbleiterelement ohne Leistungsverbrauch im Sperrzustand selbst hält.
Vorteilhaft ist dabei die Uberwachungseinrichtung, die das Halbleiterelement mit steiler Steuersignal-Flanke zustand in den Sperrzustand überführt, aus aktiven und passiven Bauelementen aufgebaut.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Überwachungseinrichtung aus zwei jeweils mit einem Spannungsteiler reihengeschalteten Haibleiterschaltern> wobei die Spannungsteiler-Spannungen, d.h. die Spannungen am jeweiligen Abgriff, den jeweils anderen Halbleiterschalter ansteuern. Dadurch hängt der Leitzustand jedes Halbleiterschalters von der jeweils anderen Spannungsteiler-Spannung ab, wodurch bei Unterschreiten der Entladeschluß-Spannung die Halbleiterschalter in Form eines Kippvorgangs in den Sperrzustand übergehen, wodurch auch das Halbleiterelement in den Sperrzustand übergeht und sich so lange in diesem Sperrzustand hält, bis ein externes Signal an die Überwachungseinrichtung deren Halbleiterschalter wieder in den Leitzustand überführt.
Die Halbleiterschalter können dabei durch Transistoren gebildet sein. Vorzugsweise besteht einer der Halbleiterschalter aus einem als Trigger beschalteten Operationsverstärker, wodurch vorteilhaft der Abschaltpegel bzw. die Entladeschluß-Spannung genauer einstellbar ist.
Durch die Erfindung wird nicht nur ein sicheres Abtrennen des Gerätes vom Akkumulator bei Erreichen der Entladeschluß-Spannung ohne Leistungsverbrauch erreicht. Da die erfindungsgemäße Schutzanordnung aus aktiven und passiven Bauelementen besteht, kann sie sehr klein und damit leicht ausgeführt werden, wobei auch eine Teilintegration möglich ist.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Austührungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schutzanordnung; und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schutzanordnung.
Gemäß der Fig. 1 fließt durch einen Verbraucher V Strom von einer Batterie oder einem Akkumulator B über ein Halbleiterelement HS, wie z.B. einen Siliziumtransistor. Das Halbleiterelement HS ist in einem zu dessen Ansteuerung vorgesehenen Gerät G enthalten, das von einer Überwachungseinrichtung versorgt wird. Wenn die Spannung des Akkumulators B größer als die Entladeschluß-Spannung ist, wird das Gerät G über einen mit dem Akkumulator B verbundenen Transistor T 1 der Überwachungseinrichtung in dessen Leitzustand versorgt. Mit dem PNP-Transistor T1 ist ein Spannungsteiler R 4, R 3 reihengeschaltet, dessen Abgriffspannung oder Spannungsteiler-Spannung einen NPN-Transistor T 2 ansteuert, der seinerseits-mit einem Spannungsteiler R 1, R 2 reihengeschaltet ist, dessen Abgriffspannung oder Spannungsteiler-Spannung den ersteren PNP-Transistor T 1 ansteuert. Solange die Kollektorspannung am Transistor T 1 ausreichend groß ist, tritt am Spannungsteiler R 4, R 3 eine Spannung auf, die ausreicht, um den Transistor T 2 leitend zu halten. Dadurch wird aber auch der Transistor T 1 über den Spannungsteiler R 2, R 1 leitend gehalten. Sobald die Kollektorspannung des Transistors T 1 unter einen vorgegebenen Pegel, nämlich die Entladeschluß-Spannung, sinkt, reicht die Spannungsteiler-Spannung des Spannungsteilers R 4, R 3> nicht mehr aus, den Transistor T 2 im Leitzustand zu halten. Der Transistor T 2 beginnt in den Sperrzustand überzugehen. Dadurch beginnt auch der Transistor T 1 in den Sperrzustand überzugehen. Dadurch wiederum sinkt die Spannungsteiler-Spannung des Spannungsteilers R 4, R 3 weiter ab, wodurch der eingeleitete Vorgang sehr schnell fortgesetzt wird, bis beide Transistoren T 1, T 2. vollständig gesperrt sind, d.h. bis die Überwachungseinrichtung in den Sperrzustand gekippt ist. Dadurch wird das Gerät G nicht mehr stromversorgt, wodurch auch das Halbleiterelement HS in den Sperrzustand übergeht und der Verbraucher V von dem Akkumulator abgetrennt wird.
Auch wenn nun die Spannung des Akkumulators B wieder ansteigt, bleibt die Überwachungseinrichtung im Sperrzustand.
Erst wenn an einem mit dem Kollektor des Transistors T 2 verbundenen Eingang ein 11Ein" -Null -Potential angelegt wird, kann die Überwachungseinrichtung wieder in den Leitzustand übergeführt werden.
Um den Abschaltpegel entsprechend der Entladeschluß-Spannung genauer einstellen zu können, ist es zweckmäßig, den Transistor T 2 durch einen als Trigger beschalteten Operationsverstärker zu ersetzen, wie das in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Funktionsweise ist dabei grundsätzlich die gleiche. Dabei ist darauf zu achten, daß die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers ebenso wie die Versorgungsspannung des Spannungsteilers R 4, R 3 der Schutzanordnung gemäß Fig. 1 vom Kollektor des Transistors T 1 bezogen wird.
Solange die Kollektorspannung des Transistors T 1 ausreichend groß ist, nämlich oberhalb des Abschaltpegels, liegt am invertierenden oder Minus-Eingang des Operationsverstärkers Op ein positiveres Potential als am nicht :invertierenden oder Plus-Eingang. Dadurch liegt das Ausgangssignal am Ausgang des Operationsverstärkers Op auf Null-Potential, wodurch der Transistor T 1 über einen Widerstand R 6 im Leitzustand gehalten wird.
Die Spannungsteiler R 1, R 2 bzw. R 3, R 4, ZD an den Eingängen des Operationsverstärkers Op sind dabei so gewählt, daß bei Erreichen der Entladeschluß-Spannung die Spannung am Minus-Eingang kleiner wird als diejenige am Plus-Eingang.
Dadurch wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers Op positiv. Dadurch aber beginnt der Transistor T 1 in den Sperrzustand überzugehen und sinkt seine Kollektorspannung ab. Dadurch wiederum wird die Potentialdifferenz zwischen den Eingängen des Operationsverstärkers Op verstärkt, weshalb der Transistor T 1 wieder in Form eines Kippvorganges sicher in den Sperrzustand übergeht.
Wenn dabei die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers Op während des Kippvorgangs annähernd den Pegel Null erreicht, so ist es bereits aus diesem Grund nicht mehr möglich, den Endstufentransistor des Operationsverstärkers Op durchzusteuern. d.h. in den Leitzustand zu bringen, weshalb die gesamte Schutzanordnung im Sperrzustand gehalten wird. Dadurch geht, wie oben, das Halbleiterelement HS ebenfalls in den Sperrzustand über und bleibt in diesem bis wieder ein Ein-Signal an die Überwachungseinrichtung angelegt wird.

Claims

PatentansprUche 1. Schutzanordnung tür einen Akkumulator gegen Tietentladung, bei der bei Erreichen einer vorgegebenen, untersten Entladeschluß-Spannung das zu versorgende Gerät mittels eines von einer Überwachungseinrichtung gesteuerten Schaltglieds vom Akkumulator abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied mindestens ein Halbleiterelement (T 1) ist, daß der dem Akkumulator (B) entnommene Stroh über das Halbleiterelement (T 1) sowohl zum Gerät (G) als auch zur Überwachungseinrichtung fließt, daß bei Erreichen der Entladeschluß-Spannung das Halbleiterelement (T 1) in den Sperrzustand übergeht, und daß sich das Halbleiterelement (T 1) ohne Leistungsverbrauch im Sperrzustand selbst hält.
2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung einen ersten Halbleiterschalter (T 1), einen ersten Spannungsteiler (R 4, R 3), einen zweiten Halbleiterschalter (T 2, Op) und einen zweiten Spannungsteiler ( R 1, R 2) aufweist, daß die Spannungsteiler-Spannung des ersten Spannungateilern (R 4, R 3) von der Ausgangsspannung des ersten Halbleiterschalters ( T 1) abhängt, der Leitzustand des zweiten Halbleiterschalters (T 2, Op) von der Spannungsteiler-Spannung abhängt und der zweite Halbleiterschalter ( T 2, Op) in Leitzustand den ersten Halbleiterschalter (T 1) Aber den zweiten Spannungsteiler (R 1, R 2) leitend hilft, und daß bei gesperrten Halbleiterschaltern (T 1, T 2, Op) erst ein externes Signal (nEin") deren Leitzustand wieder herstellen kann.
3. Schutzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halbleiterschalter ein Transistor ( T 1) ist.
4. Schutzanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Halbleiterschalter ein Transistor (T 2) ist.
5. Schutzanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Halbleiterschalter ein als Trigger beschalteter Operationsverstärker (op) ist, dessen Versorgungsspannung ebenfalls über das Halbleiterelement (HS ) zugeführt ist, daß der invertierende Eingang des Operationsverstärkers (Op) das Spannungsteiler-Signal des zweiten Spannungsteilers ( R 1, R 2) erhalt, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (Op) den ersten Halbleiterschalter (T 1 ) ansteuert und diesen leitend hält, solange die Entladeschluß-Spannung nicht unterschritten ist.
6. Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement <ES ) ein Scglttransistor oder Thyristor ist.