DE2801993A1

DE2801993A1 - Ladegeraet zum wiederaufladen eines akkumulators

Info

Publication number: DE2801993A1
Application number: DE19782801993
Authority: DE
Inventors: Tibor Lenart
Original assignee: MULTILAB AB
Current assignee: MULTILAB AB
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1978-01-18
Publication date: 1978-07-20
Also published as: US4243929A; ATA35978A; DE2801993C2; AT367930B; FR2378391B1; GB1596193A; CA1106442A; FR2378391A1

Description

Aktiebolaget Multilab A 36 006-ko

Mandel"brödsvägen 9-11
Sköndal / Schweden

Ladegerät zum Wiederaufladen eines Akkumulators

Die Erfindung "bezieht sich auf ein ladegerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Zum Wiederaufladen von Akkumulatoren für den stationären Gebrauch oder für den Gebrauch in Fahrzeugen werden häufig Ladegeräte vom sogenannten Konstantspannungstyp benutzt, bei denen der Ladestrom beträchtlich verringert wird, sobald die Klemmenspannung des Akkumulators die Leerlaufspannung des Ladegerätes erreicht.

Der Strom, welcher zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Zellenspannung eines Akkumulators erforderlich ist, wird üblicherweise als Dauerladestrom bezeichnet. Seine Größe ist in sehr starkem Maße von dem Zustand des Akkumulators abhängig. Ein frischer Akkumulator benötigt nur einen geringen Strom, um die bestimmte Zellenspannung aufrecht zu erhalten, wohingegen ein gebrauchter Akkumulator einen beträchtlich höheren Strom zur Aufrechterhaltung einer derartigen Spannung benötigt.

Der von der Größe des Dauerladestroms geleistete Beitrag für die Kapazität des Akkumulators ist jedoch sehr gering, insbe-

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sondere im Falle gebrauchter Akkumulatoren, die bei einer verhältnismäßig geringen Kapazität eine verhältnismäßig hohe Stromaufnahmefähigkeit besitzen. Tatsächlich kann ein hoher Dauerladestrom zu einer Reihe von Nachteilen während des Aüfladevorganges führen, beispielsweise zu der Gefahr des Überkochens, der Sulphatierung, der Bildung von Sauerstoff- und Wasserstoffgas und korrosiver Dämpfe sowie einer Überhitzung des Akkumulators.

Es ist daher empfehlenswert, eine kontrollierte Verringerung des Dauerladestroms vorzunehmen, was zu einem geringeren Energieverbrauch während des Aufladevorgangs führt und bei einer vernachlässigbaren Kapazitätsverringerung schonender für den Akkumulator ist. Die "Verringerung des Dauerladestroms kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise dadurch, daß ein höherer Serienwiderstand in den Ladekreis geschaltet wird oder die Quellenspannung des Ladegerätes verringert wird. Keine dieser Methoden berücksichtigt jedoch die Beeinflussung des Ladevorgangs durch Störfaktoren, zu denen beispielsweise Änderungen der Netzspannung, der Akkumulatortemperatur und dergleichen zählen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, ein Ladegerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches eine kontrollierte Verringerung des Dauerladestroms ermöglicht und gleichzeitig eine Beeinflussung des Ladevorgangs durch Störfaktoren der vorstehend erwähnten Art vermeidet oder zumindest auf ein Minimum reduziert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An-

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spruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Änderung der Ausgangsspannung des Ladegerätes auf einen niedrigeren Spannungspegel bei einem vorbestimmten unteren Wert des Dauerladestroms, d.h., wenn die Klemmenspannung des Akkumulators ihren.maximalen Wert erreicht hat und nur ein geringer Dauerladestrom fließt, lassen sich erhebliche Vorteile erzielen. Die Änderung der Ausgangsspannung des Ladegerätes kann derart sein, daß die Ausgangsspannung geringer ist als die Klemmenspannung des Akkumulators, wobei der Ladestrom entweder auf Null oder auf einen sehr kleinen Strom abfällt, v/elcher zum Messen der Klemmenspannung des Akkumulators benutzt wird und von dem Akkumulator zu dem Ladegerät fließt. In diesem Falle wird der Akkumulator für eine bestimmte Zeitspanne nicht geladen. Während dieser Zeitspanne wird keine Energie zur Aufrechterhaltung einer unnötig hohen Klemmenspannung verschwendet. Ferner kann die Batteriesäure während dieser Zeitspanne den Gleichgewichtszustand erreichen und der Akkumulator hat Zeit, sich abzukühlen. Wenn der Akkumulator für eine längere Zeitspanne nicht geladen wird, ändert sich natürlich das Gewicht und die Zusammensetzung der Batteriesäure und damit auch die Klemmenspannung des Akkumulators. Diese Selbstentladung des Akkumulators erniedrigt seine Kapazität und verringert seine Klemmenspannung. Wenn die Klemmenspannung des Akkumulators unter den unteren Pegel der Ausgangsspannung des Ladegerätes absinkt, beginnt der Dauerladestrom wieder zu fließen. Dieser Dauerladestrom ist beträchtlich niedriger als der Strom, der zur Aufrecht-

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erhaltung einer hohen Klemmenspannung erforderlich ist und ist in den meisten Fällen in der Lage, die Selbstentladung zu kompensieren, wodurch die Kapazität des Akkumulators aufrechterhalten werden kann. Im Falle, daß der Akkumulator geladen wird oder eine hohe Selbstentladung auftritt, führt dies nach einiger Zeit zu einem geringfügig erhöhten Dauerladestrom. Eine solche Erhöhung des Dauerladestroms zeigt an, daß eine merkliche Kapazitätsverringerung aufgetreten ist und eine Kompensation erforderlich ist. Diese Kompensation erfolgt in der Weise, daß dann, wenn der Dauerladestrom einen vorbestimmten Wert bei dem erwähnten niedrigeren Spannungspegel erreicht, das ladegerät eine neue Ladeperiode mit folgendenBlasen beginnt:

a) Der Akkumulator wird auf eine vorbestimmte "hohe" Klemmenspannung wieder aufgeladen;

b) der Ladestrom darf entsprechend den Erfordernissen des Akkumulators bei der "hohen" Klemmenspannung absinken;

c) die Ausgangsspannung des Ladegerätes v/ird auf den "niedrigen" Wert abgesenkt, wodurch die Ladung aufhört, und

d) der Ladestrom wird überwacht und eine neue Ladeperiode "beginnt, wenn der Ladestrom einen bestimmten, vorgegebenen '.Vert bei dem niedrigeren Spannungspegel erreicht.

Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Ladegerät ist der Gesamtenergiebedarf zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Akkumulatorkapazität geringer als bei einem Ladegerät mit einem kontinuierlichen Dauerladestrom. Des weiteren besteht bei einem erfindunjsgemäßen Ladegerät die Möglichkeit, den Ladevorgang von Hand ein-

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zustellen, ohne die Ladung nachteilig zu "beeinflussen. Neue Akkumulatoren hatten eine geringe Selbstentladung und "brauchen einen niedrigen Dauerladestrom, da sie nach vollständiger Ladung

eine verhältnismäßig hohe Klemmenspannung halten können. Dies ist bei gebrauchten Akkumulatoren nicht der Fall. Bei gebrauchten Akkumulatoren sinkt die Klemmenspannung nach vollständiger Ladung schneller ab als bei neuen Akkumulatoren, obwohl zum vollständigen Aufladen die selbe hohe Klemmenspannung erforderlich ist wie bei neuen Akkumulatoren. Bei der Ladung mit einem kontinuierlichen Dauerladestrom bei konstanter Spannung nimmt ein gebrauchter Akkumulator mehr Strom auf als ein neuer Akkumulator, wohingegen bei einem niedrigeren Spannungspegel der Strombedarf in der Nähe des Strombedarfs eines neuen Akkumulators liegt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ladegerätes ist es möglich, die in Abhängigkeit vom Zustand des Akkumulators zu regelnden Ladebedingungen dadurch zu schaffen, daß die Stromgrenzwerte, bei denen das Ladegerät Änderungen seines Spannungspegels vornimmt, von Hand zu ändern.

Bei einem gebrauchten Akkumulator, dessen Strombedarf bei der hohen Klemmenspannung unnötigerweise groß ist, kann ein höherer Stromgrenzwert, bei dem der Spannungspegel zur Verringerung des Dauerladestroms nach unten hin geändert wird, einstellbar sein, wohingegen die Stromgrenzwerte, bei denen der Spannungspegel nach oben hin geändert wird, fest eingestellt sein können.

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Die vollständige Ladung erfolgt auf diese Weise bei dem höheren Spannungspegel und kann so schnell wie bei neuen Akkumulatoren erfolgen, ohne daß der Dauerladevorgang durch den höheren, von

Hand vorgegebenen Stromgrenzwert unnötigerweise verlängert wird. Bei dem niedrigeren Spannungspegel ist der Strombedarf beträchtlich geringer; die restliche Periode vor einer Änderung des Spannungspegels nach oben hin ist etwa so groß wie bei frischen Akkumulatoren.

77enn daher mit dem erfindungsgemäßen Ladegerät ein Akkumulator vollständig geladen wird, erfolgt eine Änderung des Spannungspegels nach unten hin, wodurch ein unnötig hoher Dauerladestrom während einer unnötig langen Zeitdauer vermieden wird; ferner erfolgt eine Änderung des Spannungspegels nach oben hin, um eine gleichbleibende Kapazität des Akkumulators zu gewährleisten.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ladegerätes;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Ladestroms bei dem Ladegerät nach Fig. 1, und

Fign.3 u. 4 elektrische Schaltbilder eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ladegerätes.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Ladegerät enthält einen VoIlwellengleichrichter D.. - D., der über einen Transformator T1

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an ein Wechselspannungsnetz von "beispielsweise 220 V Wechselspannung angeschlossen ist. Der Ausgang des Gleichrichters ist über einen Thyristor Q1 an einen Akkumulator E angeschlossen.

Bestimmte Teile der dargestellten Schaltung stimmen mit der in der SW-PS 356 854 "beschriebenen Schaltung überein. Diese Teile brauchen daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden, da deren Punktion aus der erwähnten schwedischen Patentschrift im einzelnen hervorgeht.

Die bekannte Schaltung nach der SW-PS 356 854 wird ergänzt von einem an den Spannungsteiler R7, P1 und BS angeschlossenen Shuntkreis und durch einen Kondensator C. mit zugeordneten Lade- und Entladekreisen.

Der Shuntkreis besteht aus einem Widerstand R^ und einem Transistor Q. mit zugeordneten Basistreiberwiderständen R-g und R_ß. Der Ladekreis für den Kondensator C^ besteht aus einem Widerstand R_D, der mit dem Akkumulator E verbunden ist. Der Entladekreis des Kondensators 0. besteht aus einem Transistor Q-n und einem Kollektorwiderstand R-g, der zwischen dem Kondensator C. und dem Ladewiderstand Rj. liegt. Zwischen der Basis des Transistors Q_x, und dem Kollektor eines Transistors Q5 des Ladeis

kreises liegt ein Widerstand R„. Der Transistor Q5 steuert das Schaltverhalten des Thyristors Q1.

Der vorstehend beschriebene Schaltungsteil arbeitet wie folgt.

Bei Beginn des Ladevorganges v/ird der Kondensator G. auf die

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volle Akkumulatorspannung geladen, sobald der Akkumulator zum ersten Kai an das Ladegerät angeschlossen wird und der Fetzschalter geschlossen ist. Die volle Akkuriulatorspannung an dem Kondensator C. führt zum Durchschalten des Transistors Q., wodurch der Widerstand R. mit dem 7,'iderstand R8 parallel geschaltet wird. Das Ladegerät beginnt daher zunächst auf dem vorstehend erwähnten niedrigeren Spannungspegel zu arbeiten. Trotz dieses niedrigeren Spannungspegels kann der Ladestrom genauso hoch sein, als wenn das Ladegerät auf dem hohen Spannungspegel arbeiten würde, da die Schaltung die tatsächliche Quellenspannung des Ladegerätes nicht beeinflußt. Bei Beginn des Wiederaufladevorganges eines nicht vollständig geladenen Akkumulators wird der Transistor Q5 vollständig gesperrt, so daß der Thyristor Q1 den Durchgang des vollen Ladestroms gestattet. Der vorgegebene Spannungspegel ändert sich solange nicht, bis der Akkumulator E den vorgegebenen hohen Spannungspegel erreicht. Ist dies der Fall, so öffnet der Transistor Q_B,da er über den Widerstand R_v einen Steuerstrom erhält, mit der Folge, daß der Kondensator C^ entladen wird, der Transistor Q. sperrt und die Schaltung auf den höheren Spannungspegel übergeht,ohne daß dies irgendeinen Einfluß auf den Ladestrom hat.

Hachdem die Klemmenspannung des Akkumulators E den vorgegebenen hohen Spannungspegel erreicht hat, werden die Transistoren Q4 und Q5 zunächst für kurze Zeitintervalle und anschließend für, längere Zeitintervalle leitend. Der Thyristor Q1 wird während der entsprechenden Zeitintervalle gesperrt, wodurch der Lade-

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strom auf denjenigen Wert verringert wird, der zur Aufrechterhaltung des vorgegebenen Spannungspegels erforderlich ist.

Aufgrund der Tatsache,'daß die Akkumulatorspannung konstant ist, wird der Ladestrom jetzt allein durch die Durchlaß- und Sperrzeit des Transistors Q5 "bestimmt, d.h., von dem Quotienten "k perr^le't* ^³·⁰ 6l^e^-^c^^ie "trifft für den Entlade strom des Kondensators C. zu, der jedesmal, wenn der Transistor Q5 leitend ist, aufhört. Die Spannung an dem Kondensator C. steigt daher "bei Vergrößerung der Leitdauer des Transistors Q5 an, wobei diese Spannung allein von dem vorstehend erwähnten Quotienten "bestimmt wird, da die Entladung über den Y/iderstand R^ "bei konstanter Akkumulatorspannung stattfindet.

Der Ladestrom und die Spannung an dem Kondensator C. sind umgekehrt zueinander proportional, d.h., daß "bei einem niedrigen Ladestrom die Spannung an dem Kondensator 0. hoch ist.

Der Transistor Q. tastet die Spannung an dem Kondensator C. über den Spannungsteiler R^, R~, welcher so bemessen werden kann, daß der Transistor Q. bei einer gewünschten Spannung an dem Kondensator G. durchgeschaltet wird, d.h., bei einem gewünschten Ladestrom. Sobald der Transistor Q. durchgeschaltet ist, wird der Y/iderstand R. in der vorstehend bereits erwähnten V/eise parallel zu dem Y/iderstand R8 geschaltet, wodurch die an dem Transistor Q4 anliegende Referenzspannung entsprechend dem Übergang des Ladegerätes auf den niedrigeren Spannungspegel ver-

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ringert wird. Stellt sich nach dieser Verringerung heraus, daß die mit der Referenzspannung mit Hilfe des Transistors Q4 verglichene momentane Akkumulatorspannung zu hoch ist, schaltet

der Transistor Q5 durch und sperrt den Thyristor Q1, wodurch die Einspeisung von Ladestromimpulsen in den Akkumulator E unterbrochen wird. Die Spannung an dem Kondensator C. wird daher weiter erhöht und der Übergang des Ladegerätes auf den niedrigeren Spannungspegel wird verstärkt.

Mit Aufhören des Ladestromflusses sinkt die Klemmenspannung des Akkumulators E ab, und zwar möglicherweise ebenfalls unter den erwähnten niedrigeren Spannungspegel. Dadurch schalten die Transistoren Q4 und Q5 den Thyristor Q1 wieder in den leitenden Zustand, wodurch der Ladestrom wieder zu fließen beginnt. Zur gleichen Zeit wird der Kondensator C. etwas entladen, wodurch seine Spannung abfällt. Der Ladestrom wird bei diesem Spannungspegel durch den Akkumulator und, sofern vorhanden, dessen Ladung bestimmt. Der-Ladestrom nimmt eine solche Größe an, die ausreicht, um den vorgegebenen niedrigeren Spannungspegel an dem Akkumulator E aufrecht zu erhalten. Die umgekehrte Proportionalität zwischen dem Ladestrom und der Spannung an dem Kondensator C. gilt weiterhin. Wenn der Strombedarf des Akkumulators E groß ist, sinkt die Spannung an dem Kondensator C. unter denjenigen Pegel, bei dem der Transistor Q. vom leitenden in den nicht-leitenden Zustand übergeht. Dadurch wird die Parallelschaltung zv/ischen den Widerständen R8 und R. aufgehoben, so daß die Referenzspannung auf den ursprünglichen Wert ansteigt. Das Ladegerät geht nunmehr

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auf den höheren Spannungspegel über. Dieser Übergang erfolgt auch in diesem Falle kumulativ bzw. schrittweise.

Der Übergang von dem niedrigeren Spannungspegel auf den höheren Spannungspegel erfolgt bei einem geringeren Ladestrom als der Übergang in der umgekehrten Richtung. Der Grund hierfür liegt in der geringeren Akkumulatorspannung, die den Kondensator C. lädt. Der vorstehend erwähnte Quotient zwischen der Sperrzeit und der Leitzeit kann geringer sein, d.h., der Entladestrom des Kondensators G. kann niedriger sein, damit sich die Spannung an dem Kondensator C. auf den Übergangswert verringert, wenn der Widerstand Rj, auf die niedrigere Spannung geschaltet wird.

Der obere Spannungspegel wird von dem Spannungsteiler R7, P1, R8 und der untere Spannungspegel durch den Widerstand R. in Kombination mit dem Widerstand R8 bestimmt. Bei einer bestimmten Beziehung zwischen den Widerständen des Spannungsteilers R-g, R_n werden die Stromgrenzwerte von dem Verhältnis zwischen den Widerständen R^ und Rg beeinflußt. Wenn diese beiden Widerstände für sich oder zusammen durch Potentiometer ersetzt werden, können die Stromgrenzwerte kontinuierlich eingestellt werden.

Der zeitliche Verlauf des Ladestroms ist anhand von I¹Xg. 2 veranschaulicht. Nach dem Hauptladevorgang (welcher mit abnehmender Stromamplitude, konstanter Stromamplitude oder einer Kombination von abnehmender und konstanter Stromamplitude durchgeführt werden kann) wird der Ladevorgang auf eine konstante Spannung geändert, wodurch der Ladestrom zeitlich absinkt. Bei einem

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bestimmten, vorgegebenen unteren Stromwert hört die Ladung auf und beginnt wieder nach einer bestimmten Ruhedauer. Bei weiterem Anstieg des Ladestroms erreicht dieser einen maximalen ^T,7ert, worauf ein neuer Ladevorgang beginnt.

Der gleiche Ladevorgang kann mit Hilfe der Schaltung nach Fig. erzielt werden, bei der das Ladegerät einen Transformator des Konstantspannungstyps (Eisenresonanztransformator, parametrisch geschalteter Transformator, usw.) enthält.

Der Transistor TR 31 ist ein Eisenresonanztransformator mit Kompensationswindungen und ITeutralisationswindungen, welcher eine konstante Spannung und Strombegrenzungseigenschaften besitzt. Die Wechselspannung des Transformators TR 31 wird mittels einer Diodenbrücke D 31 bis D 34 gleichgerichtet und die resultierende, pulsierende Gleichspannung v/ird dem Akkumulator B über ein Stromrelais ReA zugeführt.

Die Klemmenspannung des Akkumulators B wird mittels eines Spannungsrelais überwacht, das aus einer Zenerdiode Z3B und einem Relais ReB besteht.

Das Spannungsrelais ReB befindet sich in Ruhestellung, wenn sich der Akkumulator B im entladenen Zustand befindet. Das Stromrelais ReA wird auf den unteren Stromgrenzwert eingestellt. Die Ladung beginnt dann auf dem niedrigeren Spannungspegel, obwohl der Strombedarf des Akkumulators groß ist und trotz dieser

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Spannung ein ausreichender Ladestrom fließt, der das Relais ReA schaltet.

Das angezogene Relais R'eA schaltet die Kondensatoren C3A und G31 parallel zueinander, wodurch das Ladegerät auf den öfteren Spannungspegel übergeht und der Ladestrom weiter ansteigt.

Das Spannungsrelais ReB arbeitet zunächst unterhalb der höchsten Klemmenspannung und der Widerstand R3A wird parallel zu der Wicklung des Relais ReA geschaltet, wodurch dessen Empfindlichkeit auf einen bestimmten Stromwert verringert wird, d.h., auf den oberen Stromgrenzwert. Wenn der Ladestrom unter diesen Stromwert absinkt, fällt das Relais ReA ab und der Kondensator G3A wird von dem Kondensator G31 abgeschaltet, wodurch das Ladegerät seinen Spannungspegel nach unten hin ändert. Hierdurch wird der Aufladevorgang unterbrochen und die Akkumulatorspannung verringert. Möglicherweise fällt auch das Relais ReB ab und trennt den Widerstand R3A von dem Stromrelais, dessen Empfindlichkeit dadurch erhöht wird.

Wenn der Ladestrom bei diesem Spannungspegel den 7/ert erreicht, bei welchem das Relais ReA anzieht, ändert sich wiederum der Spannungopegel und der Ladevorgang wiederholt sich. Die Spannungspegel des Ladegerätes können mit Hilfe der Kondensatoren C31 und C3A vorgegeben werden. Die Stromwerte, welche die Spannungspegeländerungen bestimmen, werden mit Hilfe des Relais ReA und des Widerstandes R3A gewählt.

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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Ladegerät ist in Fig. 4 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Akkumulator B durch einen nicht-pulsierenden Gleichstrom geladen. Die dargestellte Schaltung besteht teilv/eise aus einem herkömmlichen Serienregler mit einem NPN-Transistor Q41 als Serienelement und einem NPN-Transistor Q42 als Reglerelement. Der Schaltkreis wird durch Transistoren Q4A und Q4B ergänzt, die in der dargestellten Weise geschaltet sind.

Der Transistor Q4A wird von der Summe der entgegengesetzt gerichteten Spannungen an den Widerständen R4A und R4G gesteuert. Die Spannung an dem Widerstand R4A ist proportional der Ausgangsspannung des Ladegerätes, wohingegen die Spannung an dem Widerstand R4C proportional dem Ladestrom ist. Wenn der Transistor Q4A leitet, schließt er die Basis-Emitterstrecke des PNP-Transistors Q4B kurz, der dadurch gesperrt wird und die 7/iderstände R4H und R4G wirkungslos macht.

Bei Beginn des Ladevorgangs steigt der Ladestrom auf einen solchen hohen Wert an, daß der Spannungsabfall an dem Widerstand R4C den Spannungsabfall an dem Widerstand R4A übersteigt und damit den Transistor Q4A durchschaltet, wodurch der Transistor Q4B in den Sperrzustand übergeht. Die Ausgangsspannung des Ladegerätes wird dadurch hoch und wird durch den Spannungsteiler R44f R45 und die Zenerdiode Z41 bestimmt.

Sobald der Akkumulator B auf diese Spannung aufgeladen ist, wird

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der Strom durch den stärker leitenden Transistor Q42 und den stärker sperrenden Transistor Q4-1 verringert.

Bei einem bestimmten St'romwert (dem oberen Stromgrenzwert) wird der Spannungsabfall an dem Widerstand R40 so gering, daß der Transistor Q4A sperrt und damit der Transistor Q4B leitend wird. Das Potential an der Basiselektrode des Transistors Q42 wird durch die Parallelschaltung des Widerstandes R4H mit dem Widerstand R44 angehoben, wodurch die Ausgangsspannung des Ladegerätes auf den niedrigeren Spannungspegel übergeht. Der Ladestrom hört dann auf. Die negative Vorspannung an dem Transistor Q4A wird teilweise aufgrund des niedrigeren Ausgangsspannungspegels und teilweise aufgrund der Einschaltung des Widerstandes R4G· in die Schaltung verringert.

Nach einiger Zeit, wenn die Klemmenspannung des Akkumulators B unter den unteren Spannungspegel abgesunken ist, beginnt der Ladestrom wieder zu fließen. Bei einem bestimmten Stromwert (dem unteren Stromgrenzwert) wird der Transistor Q4A wieder stromleitend, der Transistor Q4B geht in den Sperrzustand über, das Potential an dem Transistor Q42 verringert sich, der Transistor Q42 wird gesperrt und der Transistor Q42 wird leitend, was zur Folge hat, daß der Spannungspegel auf den höheren Wert übergeht und sich der Ladevorgang wiederholt.

Mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann eine vollständige Ladung bei einer schonenden, energiesparenden

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Dauerladung des Akkumulators erfolgen. Es versteht sich dabei, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele "beschränkt ist.

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Claims

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Patentansprüche

/ 1.jLadegerät zum Wiederaufladen eines Akkumulators, gekennzeichnet durch eine Regelschaltung, welche so ausgebildet ist, daß sie den Ladevorgang schrittweise ändert, nämlich einerseits durch Absenken der Ausgangsspannung des Ladegerätes auf einen niedrigeren Pegel, sobald der Ladestrom unter einen vorbestimmten minimalen Wert abfällt, und andererseits durch Anheben der Ausgangsspannung des Ladegerätes auf einen höheren Pegel, sobald die Akkumulatorspannung auf den niedrigeren Pegel der Geräteausgangsspannung abgefallen ist und der Ladestrom bei diesem niedrigeren Spannungspegel des Akkumulators einen vorbestimmten maximalen Wert erreicht,

2. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der höhere Spannungspegel in Abhängigkeit von einem dem vollständig geladenen Zustand des Akkumulators entsprechenden V/ert gewählt ist und daß der niedrigere Spannungspegel in Abhängigkeit von einem dem Akkumulatorzustand und/oder der Akkumulatorladung entsprechenden Wert gewählt ist.

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5. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der niedrigere Spannungspegel ausreichend klein ist, um den Ladevorgang zeitweilig zu unter-, brechen.

4. Ladegerät nach Anspruch 3, mit einer Gleichrichterbrücke, die von einer ^T,7echselspannungsouelle gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Serienschaltung aus einem gesonderten Kondensator (C-za) und einem Schalter parallel zu der "ffechselspannungsquelle und der G-leichrichterbrücke (D-z-j-D·,,) angeordnet ist, und daß eine Steuerschaltung (R-za» ReB) für den Schalter vorgesehen ist, welche den Schalter öffnet, sobald der Ladestrom unter den minimalen Wert abfällt, und den Schalter schließt, sobald der Ladestrom den vorbestimmten maximalen VTert bei dem niedrigeren Spannungspegel erreicht (Fig. 3).

5. Ladegerät nach Anspruch 4j dadurch gekennzeichnet , daß als Schalter ein erstes Relais (ReA) vorgesehen ist, dessen Y/icklung so geschaltet ist, daß sie einen dem Ausgangsstrom des Ladegerätes proportionalen Strom aufnimmt, daß das erste Relais (ReA) einen Relaiskontakt besitzt, der in Ruhestellung offen ist und mit dem gesonderten Kondensator (C^.) seriengeschaltet ist, daß die Steuerschaltung (R-*., ReB) ein zweites Relais (ReB) aufweist, an dessen Wicklung eine der Ausgangsspannung des Ladegerätes proportionale Spannung anliegt, und daß das zweite Relais (ReB) einen Relaiskontakt besitzt, der in Ruhestellung offen

ist und mit einem parallel zu der Wicklung des ersten Relais 809829/1008

(ReA) liegenden Widerstand (R-z^) seriengeschaltet ist (Fig. 3).

6.. Ladegerät nach Anspruch 3» "bei dem zur Erzielung einer nicht-pulsierenden Ausgangs-Gleichspannung ein Serienregler mit einem ersten Transistor vorgesehen ist, dessen Kollektor-Emitterstrecke in dem Hauptstrompfad des Ladegerätes liegt und an eine erste Ausgangsklemme des Ladegerätes angeschlossen ist, und dessen Basiselektrode über die Kollektor-Emitterstrecke eines zweiten Transistors an eine zweite Ausgangsklemme des Ladegerätes angeschlossen ist, wobei die Basiselektrode des zweiten Transistors mit dem Ausgang eines ersten, parallel zu den Ausgangsklemmen des Ladegerätes liegenden Spannungsteilers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Emitter-Kollektorstrecke eines dritten Transistors (Q4B), dessen Stromflußrichtung der des ersten (Q41) und zweiten (Q42) Transistors entgegengesetzt ist, zwischen der ersten Ausgangsklemme des Ladegerätes und - unter Zwischenschaltung eines ersten Y/iderstandes (R/jj) - der Basiselektrode des zweiten Transistors (Q42) angeordnet ist und daß die Basiselektrode des dritten Transistors (Q4B) mit einer Steuerschaltung verbunden ist, derart, daß der dritte Transistor (Q4B) leitet, sobald der Ladestrom unter den minimalen Wert absinkt, und sperrt, sobald der Ladestrom den vorbestimmten maximalen Wert erreicht (Fig. 4).

7. Ladegerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

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zeichnet , daß die Steuerschaltung einen vierten Transistor (Q4A) aufweist, dessen Emitter-Kollektorstrecke parallel zu dem ersten Spannungsteiler (R₄*, R>c) angeord-

net ist, dessen Kollektorelektrode mit der Basiselektrode des dritten Transistors (Q4B) verbunden ist und dessen Basis- und Emitterelektroden über einen zweiten (R^a) bzw. dritten (R.„) Widerstand an die Emitterelektrode des ersten Transistors (Q4-1) angeschlossen sind, wobei der zweite Widerstand (R..) Bestandteil eines zweiten, parallel zu dem ersten Spannungsteiler (R44» -^45) angeordneten Spannungsteilers (R^a» R/g) ist und der dritte Widerstand (R^n) eine dem Ladestrom des Ladegerätes proportionale Spannung erzeugt (Fig. 4).

8. Ladegerät nach Anspruch 3, mit einer Spannungsquelle, die eine um die Klemmenspannung des Akkumulators pulsierende Spannung erzeugt und über einen Thyristor parallel zu dem Akkumulator angeordnet ist, und mit einer Vergleichsschaltung, welche die Klemmenspannung des Akkumulators mit einer an einem Spannungsteiler anliegenden Referenzspannung nur dann vergleicht, wenn die Klemmenspannung die pulsierende Spannung übersteigt und welche in Abhängigkeit von dem durchgeführten Vergleich den Thyristor in den leitenden oder nicht-leitenden Zustand steuert und in dem jeweiligen Zustand solange hält, bis der nächste Vergleich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (Ga) über einen Ladekreis (Rj)) parallel zu dem Akkumulator (E) angeordnet und so geschaltet ist, daß er

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einerseits über seinen von dem Ladestrom des Akkumulators abhängigen Ladepegel die An- und Abschaltung eines parallel zu einem Teil (R8) des Spannungsteilers (R7, P1, R8) ange-

ordneten Schaltkreises (R^, Q^) unter Verringerung oder Erhöhung der Referenzspannung steuert und andererseits über einen Sntladekreis (R-g, Q_B) in Abhängigkeit von der Stromleitung des Thyristors (Q1) entladen wird (Fig. 1).

9. Ladegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Shuntkreis (H., Q.) einen Shuntwiderstand (R«) aufweist, der in Serie mit der Kollektor-Emitter st recke eines Shunttransistors (Qa) angeordnet ist, dessen Leitungszustand über seine Basiselektrode von dem Ladezustand des Kondensators (C») steuerbar ist (Pig. 1).

10. Ladegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Entladekreis (R_E> Q-n) einen parallel zu dem Kondensator (G.).angeordneten Entladewiderstand (Rg) aufweist, der in Serie mit der Kollektor-Enitterstrecke eines Entladetransistors (Q-g) angeordnet ist, dessen Basiselektrode so geschaltet ist, daß er stromleitend ist, wenn der Thyristor (Q1) stromleitend ist (Fig. 1).

11. Ladegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Ladestromgrenzwerte kontinuierlich steuerbar sind.

12. Ladegerät nach Anspruch 11, dadurch gekenn-

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zeichnet , daß die Lade- und Entladewiderstände (Rj. bzw. Rg) des Lade- bzw. Entladekreises einzeln oder zusammen in Form von Potentiometern ausgebildet sind.

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