DE3340944C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Batterie-Schnelladeschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Ladeschaltung ist aus der DE-OS 30 38 538 bekannt.

Bei der bekannten Ladeschaltung ist das Halbleiterele­ ment in der Steuerschaltung eine Zenerdiode, die in be­ zug auf den Ladestrom in Sperrichtung geschaltet ist, und in der Serienschaltung aus Widerstand und Zenerdiode ist zusätzlich eine in Durchlaßrichtung geschaltete Dio­ de angeordnet. Wenn infolge der Überschreitung der Aus­ lösetemperatur des Thermostatschalters der Schnellade­ kreis unterbrochen wird, dann wird die Zenerdiode lei­ tend und setzt somit das Potential herab, das am Verbin­ dungspunkt zum Vorwiderstand vorhanden ist und der Gate­ elektrode des Thyristors zugeführt ist. Dieser wird da­ her in gesperrtem Zustand gehalten, auch wenn der Ther­ mostatschalter später wieder schließt.

Nachteilig an dieser Schaltung ist, daß sie eine Diode zusätzlich zu der Zenerdiode in der Steuerschaltung er­ forderlich macht, durch die nach dem Auftrennen des Thermostatschalters ständig Nachladestrom fließt, woraus sich unnötige Verluste an der Diode ergeben.

Aus der DE-AS 20 58 898 ist eine Schnelladeeinrichtung für eine Batterie bekannt, die einen Thyristor aufweist, der zu der aufzuladenden Batterie in Reihe geschaltet ist, wobei dessen Steuerkreis an einen ersten Steuerkreis angeschlossen ist, der einen den Steuerstrom des Thyristors beeinflussenden ersten Transistor auf­ weist, der durch einen weiteren Steuerkreis beeinflußbar ist, der einen zweiten Transistor enthält, dessen Basis mit einem parallel zur Batterie angeordneten Spannungs­ teiler verbunden ist. Der erste Transistor 12 arbeitet als variabler Widerstand und seine Kollektor-Emitter-Strecke ist parallel zur Gate-Kathoden-Strecke des Thyristors geschaltet, wobei die Anode des Thyristors so über einen Rückkopplungswi­ derstand mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, daß der nach Erreichen der End-Ladespannung er­ reichte Durchsteuerungszustand des ersten Transistors infolge der sprunghaft ansteigenden Rückkopplungsspan­ nung unterstützt wird und aufrechterhalten bleibt. Mit­ tels eines temperaturabhängig veränderbaren Widerstandes wird erreicht, daß auch bei Temperaturschwankungen bei Erreichen der Sollspannung der Batterie der Thyristor mit Sicherheit abgeschaltet wird. Dieser temperaturab­ hängige Widerstand ist im Spannungsteiler angeordnet, mit dem die Basis des zweiten Transistors verbunden ist. Er reagiert nur auf die Umgebungstemperatur, nicht je­ doch auf die Batterietemperatur.

Aus der DE-OS 25 44 764 ist eine Batterieladeschaltung bekannt, bei der die Ladespannung der Batterie mit einer Vergleichspannung verglichen und daraus abgeleitet der Ladevorgang gesteuert wird. Ein Temperaturfühler ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnelladeschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen einfacheren Aufbau aufweist und ge­ ringere Verluste nach dem Auslösen des Thermostatschal­ ters zeigt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist in der Steuer­ schaltung nur ein einziges Halbleiterelement in Form ei­ nes Transistors angeordnet. Ein der Diode entsprechendes Bauelement fehlt. Der Transistor befindet sich im Nor­ malbetrieb im Sperrzustand und wird bei Unterbrechung des Schnelladekreises durch den Thermostatschalter in den Leitfähigkeitszustand gebracht, wodurch die Gate­ elektrode zwangsweise auf so niedriges Potential ge­ bracht wird, daß ein erneutes Leitfähigwerden des ge­ steuerten Gleichrichters verhindert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Schaltungsdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Er­ findung.

Die Quelle für eine Batterieladespannung enthält eine Wechselstromquelle 1, einen Transformator 2 und eine Diodenbrücke mit Dioden D 2, D 3, D 4 und D 5. Das gleich­ gerichtete Ausgangssignal der Diodenbrücke ist der Spannungspegel V _DC , der durch einen Kondensator C 2 ge­ glättet wird.

Eine Batterie Ba mit einem Spannungsabfall V _Ba liegt in Reihe zum Kondensator C 2, zu einer ersten Steuer­ einrichtung zum Steuern des Ladens der Batterie Ba und zu einer Einrichtung, die auf einen vorbestimmten La­ dungszustand der Batterie Ba anspricht, um die erste Steuereinrichtung von einer ersten Betriebsart auf eine zweite Betriebsart umzuschalten.

Wie die Figur zeigt, enthält die erste Steuereinrichtung einen Thermostatschalter Th, der auf die Temperatur der Batterie Ba anspricht. Die erste Steuereinrichtung enthält weiterhin einen Thyristor SCR mit einem Gatter G einer Anode A, die mit einem Ausgang des Thermostatschalters Th verbunden ist, und einer Kathode K. Die erste Betriebs­ art des Thyristors SCR be­ steht in einem leitenden Zustand, der ein Laden der Batterie Ba ermöglicht, während die zweite Betriebsart in einem nichtleitenden Zustand besteht, der ein Laden der Batterie Ba verhindert.

Eine zweite Steuereinrichtung ist zu der Reihenschaltung aus Thermostatschalter Th und Thyristor SCR parallel geschaltet und dient dazu, ein Rückschalten des Thyristors SCR in den leitenden Zustand, nachdem der Thermostatschalter Th bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur der Batterie Ba den Thyristor SCR aus dem leitenden Zustand in den nicht leitenden Zustand umgeschaltet hat, zu verhindern. Die vorbestimmte Temperatur entspricht einem vollstän­ dig geladenen Zustand der Batterie Ba .

Wie dargestellt ist, ist die zweite Steuereinrich­ tung eine Steuerschaltung zum Steuern der Gatespannung des Thyristors SCR und enthält die Widerstände R 1, R 3 und R 4, den Kondensator C 1 und den Transistor Tr 1.

Ein Vorspannungswiderstand R 2 ist zwischen dem Gate G und der Kathode K des Thyristors SCR angeschlossen. Die Basis des Transi­ stors Tr 2 ist mit dem Gate G des Thyristors SCR verbunden. Ein Ladeanzeige­ element D 1 und ein Strombegrenzungswiderstand R 5 sind über den Transistor Tr 2 parallel zum Kondensator C 2 ge­ schaltet.

Die oben beschriebene Schaltung arbeitet folgendermaßen: Unmittelbar nach dem Beginn des Ladens ist der Kondensator C 1 noch nicht geladen, so daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Tr 1 null ist und der Transistor Tr 1 nichtleitend ist. Wenn nun der Kondensa­ tor C 1 geladen wird, fließt ein Gatestrom zu dem Gate des Thyristors SCR.

Der Gatestrom des Thyristors SCR wird der Einschaltstrom, um den Thyristor SCR in seinen leitenden Zustand zu versetzen. Daher wird, bevor der Transistor Tr 1 leitend wird, der Thyristor SCR in seinen leitenden Zustand versetzt, so daß die Batterie Ba geladen werden kann.

Der Spannungsabfall über dem Thyristor SCR, der durch den Ladestrom bewirkt wird, ist niedrig, und die Ladespannung des Kondensa­ tors C 1 erreicht kein ausreichendes Niveau, um den Transistor Tr 1 leitend zu machen, so daß das Laden fort­ schreitet. Wenn die Batterie Ba vollständig geladen ist und die Temperatur des Behälters der Batterie Ba einen bestimmten, vorbestimmten Wert erreicht, wird der Thermo­ statschalter Th, der wärmeleitend mit dem Batteriebehälter bzw. Batteriegehäuse verbunden ist, geöffnet. Als Ergebnis hiervon wird der Thyristor SCR in seinen nichtleitenden Zustand versetzt, so daß das Laden der Batterie Ba aufhört.

Wenn der Thermostatschalter Th öffnet, wird die Differenz (V _Dc - V _Ba ) zwischen der gleichgerichteten Spannung V _Dc und der Batteriespannung V _Ba an die Gatesteuerschal­ tung (R 1, Tr 1, R 3, R 4 und C 1) angelegt. Als Ergebnis hiervon wird der Kondensator C 1 bis zur Durchsteuerspan­ nung des Transistors Tr 1 geladen, so daß der Transistor Tr 1 leitfähig wird.

Selbst wenn die Batterietemperatur abnimmt und der Ther­ mostatschalter Th wieder schließt, wird kein Gate­ strom an den Thyristor SCR angelegt, da der Transistor Tr 1 leitend ist. Die sich über den Wider­ stand R 4 aufgrund der Spannungsteilerwiderstände R 3 und R 4 aufbauende Spannung ist derart bemessen, daß sie erheb­ lich höher als die Schaltspannung des Transistors Tr 1 ist. Selbst wenn daher sich die Versorgungsspannung mehr oder weniger während der Überladungs-Verhinderungszeit ändert, ist die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Tr 1 groß genug, um den Transistor Tr 1 leitend zu halten. Daher wird eine fehlerhafte Betriebsweise des Thyristors SCR mit Sicherheit verhin­ dert.

Während dieser Betriebsweise hält ein geringer Strom, der durch den Transistor Tr 1 und den Widerstand R 1 fließt, die Batterie vollständig geladen. Das bedeutet, daß eine sogenannte "Pufferladungsbetriebsweise" ausgeführt wird.

Claims (2)

1. Batterie-Schnelladeschaltung, enthaltend eine Serien­ schaltung aus der zu ladenden Batterie, einem dem Batteriegehäuse zugeordneten Thermostatschalter, der oberhalb einer vorgegebenen Temperatur den Schnelladestromfluß unterbricht, und einem Thyristor, sowie eine parallel zu der Se­ rienschaltung aus Thermostatschalter und Thyristor geschaltete Steuerschaltung, die nach Unterbrechung des Schnelladestromflusses durch den Thermostatschalter den Thyristor unabhängig vom Zustand des Thermostatschalters im Sperr­ zustand hält, enthaltend eine Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand und einem Halbleiterbauelement, an de­ ren gemeinsamen Verbindungspunkt die Gateelektrode des Thyristors angeschlossen ist, einen Kondensator, der bei Unterbrechung des Schnelladestromflusses geladen wird, und einen zweiten Widerstand, der die Gateelektrode des Thyristors mit dessen Kathode verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement ein Tran­ sistor (Tr 1) ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwi­ schen den ersten Widerstand (R 1) und die Kathode (K) des Thyristors (SCR) geschaltet ist und dessen Basis mit dem Abgriff eines Spannungsteilers (R 3, R 4) verbunden ist, der parallel zur Reihenschaltung aus Thermostatschalter (Th) und Thyristor (SCR) geschaltet ist, und daß der Konden­ sator (C 1) zwischen die Basis des Transistors (Tr 1) und die Kathode (K) des Thyristors (SCR) geschaltet ist.

2. Batterie-Schnelladeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gateelektrode (G) des Thyristors (SCR) die Basis eines zwei­ ten Transistors (Tr 2) angeschlossen ist, der in Serie mit einer Anzeigeleuchtdiode (D 1) geschaltet ist.