DE3524518A1 - Batterie-schnelladegeraet - Google Patents

Batterie-schnelladegeraet

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DE3524518A1
DE3524518A1 DE19853524518 DE3524518A DE3524518A1 DE 3524518 A1 DE3524518 A1 DE 3524518A1 DE 19853524518 DE19853524518 DE 19853524518 DE 3524518 A DE3524518 A DE 3524518A DE 3524518 A1 DE3524518 A1 DE 3524518A1
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DE
Germany
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transformer
charging
inverter
sensor
battery
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DE19853524518
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English (en)
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Satoru Hikone Shiga Inakagata
Sumio Yahata Kyoto Wada
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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    • HELECTRICITY
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    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
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    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Description

  • Batterie-Schnelladegerät
  • Technischer Hintergrund der Erfindung Die Erfindung bezieht sich auf ein Schnelladegerät insbesondere für eine Akkumulator-Batterie in netzunabhängigen elektrischen Kleingeräten wie beispielsweise elektrische Rasierer.
  • Schnelladegeräte dieser Art umfassen einen Wechselrichter, dem eine Gleichspannung zugeführt wird. Beim Schwingen des Wechselrichters wird in einem Transformator im Wechselrichter Energie gespeichert und eine Spannung in einer Sekundärwicklung des Transformators induziert.
  • Dabei wird die an die Sekundärseite angeschlossene Batterie geladen. Dies wird benützt zum schnellen Wiederaufladen speziell von Alkalibatterien in netzunabhängigen elektrischen Geräten wie beispielsweise elektrischen Rasierern.
  • Stand der Technik Schnelladegeräte sind beispielsweise bekannt aus der DE-OS 31 04 688, die der JP-OS 115 141/81 entspricht.
  • Dort ist ein Ladegerät mit einem AC/DC-Wandler, der an ein öffentliches Netz angeschlossen ist, beschrieben. Die Batterie wird zum Laden normalerweise mit freiliegenden Anschlüssen mit einem Ladeteil des Wandlers verbunden.
  • Im einzelnen enthält das Schnelladegerät in Form eines Wandlers einen Brückengleichrichter, der an ein öffentliches Netz angeschlossen ist, einen Wechselrichter, dem eine Gleichspannung aus dem Gleichrichter zugeführt wird, ein Ladeteil, das mit einer induzierten Spannung aus dem Wechselrichter gespeist wird und einen Ladestrom erzeugt, und einen Wechselrichter-Steuerkreis, der die Ladespannung an der Batterie mit einer Bezugsspannung vergleicht und die dem Ladeteil zugeführte Ausgangsspannung des Wechselrichters vermindert, wenn die Ladespannung die Bezugsspannung übersteigt. Der Wechselrichter umfaßt unter anderem einen Übertrager und einen Schalttransistor. Der Kollektor des Transistors ist an eine Primärwicklung des Transformators angeschlossen, seine Basis an eine mitkoppelnd wirkende Bückl,opplungswicklung.
  • Sobald der Gleichrichter am Netz angeschlossen ist, fließt ein Steuerstrom in die Basis des Schalttransistors, durch den kollektor des Transistors beginnt ein Strom zu fließen.
  • Durch die Mitkopplung über die Rückkopplungswicklung des Transformators wird darauf der Transistor schnell leitend.
  • Im Ladekreis liegt eine Diode in Sperrichtung zu dem Strom, der in der Sekundärwicklung des Transformators während der Leitphase des Transistors induziert wird. Es fließt dann kein Ladestrom in die Batterie. Da sowohl der Kollektorstrom als auch die Kollektor-Emitter-Spannung ansteigen, beginnt die der Primärwicklung zugeführte Spannung abzufallen. Der Steuerstrom des Transistors durch die RücEropplungswicklung fällt entsprechend ab. Die Mitkopplung durch die Rückkopplungswicklung fördert den Abfall des Steuerstroms, und der Transistor wird schnell nichtleitend. In diesem Augenblick wird die bis dahin im Transformator gespeicherte Energie in der Sekundärwicklung induziert und der Ladestrom in der Durchlaßrichtung der Diode im Ladeteil erzeugt und in die Batterie gespeist. Dies wird bei jeder Schwingung des Wechselrichters wiederholt, die Batterie wird so aufgeladen.
  • Das Schnelladegerät der DE-OS 31 04 688 kann die Aufgabe des Schnelladens lösen. Oft kommt es jedoch bei derartigen Wandler-Schnelladegeräten vor, daß die Ausgangsklemmen des Ladeteils offen zugänglich gelassen werden. Die Primärseite des Transformators, also seine Wechselrichterseite, weist die gleiche Leerlaufspannung auf wie die Sekundärseite des Transformators mit dem Ladeteil, damit der Wechselrichter-Steuerkreis auf der Primärseite die Ladespannung mit der Bezugsspannung vergleichen kann. Wenn ein Benützer nun aber zufällig die Ausgangsklemmen des Ladeteils mit feuchten Fingern berührt, erhält er einen elektrischen Schlag, und dies ist seile unangenehm.
  • Technisches Gebiet der Erfindung Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist daher, ein Schnelladegerät zu schaffen, das den oben genannten Nachteil des Stands der Technik vermeidet. Für einen Benützer, der die Ausgangsklemmen des Ladeteils mit feuchten Fingern berührt, soll auf keinen Fall die Gefahr eines elektrischen Schlags bestehen. Der Benützer soll das netzunabhängige elektrische Gerät bequem ohne irgendeine Schwierigkeit verwenden können.
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Schnelladegerät für eine Akkumulator-Batterie auf der Sekundärseite eines Transformators liegt. Im Ladeteil wird ein Ladestrom durch Schwingungen eines Wechselrichters au; der Primärseite des Transformators erzeugt, sobald der Schaltkreis an eine Netzspannung angeschlossen wird.
  • Die Ausgangsschwingungen des Wechselrichters werden über einen Wechselrichter-Steuerkreis mit Hilfe eines Sensorsignals gesteuert, das aus einem Vergleich zwischen der gespeicherten Batterie-Energie und einem Bezugswert gewonnen wird. Der übertrager ist ein als Trenntransformator ausgebildeter Abwärtstransformator. Alle Sensor- und Steuersignale werden vom Ladeteil auf der Sekundärseite zur Primärseite über galvanisch getrennte Verbindungen übertragen.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungsfiguren erläutert.
  • Zeichnung Figur 1 ist ein Stromlaufplan eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schnelladegeräts; Figur 2 ist ein Stromlaufplan eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Figur 3 ist ein Stromlaufplan eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Figur 4 ist ein Ersatzschaltbild eines Spannungssensors im Schaltkreis nach Figur 3; Figur 5 ist ein Blockschaltbild eines Zeitgebers im Schaltkreis nach Figur 3; Figur 6 ist ein Stromlaufplan eines vierten Ausführungsbeispiels eines Schnelladegeräts nach der Erfindung; und Figur 7 ist ein Stromlaufplan eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten ausgewählten Ausführungsbeispiele beschränkt, sie deckt vielmehr alle Anderungen, Abwandlungen und gleichwertige Anordnungen innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche ab.
  • Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen Figur 1 zeigt einen Stromlaufplan eines Schnelladegeräts 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bin Wechselsitrom aus einem öffentlichen Spannungsnetz 11 wird in einem Gleichrichter 12 gleichgerichtet und dann einem Wechselrichter 15 mit einem ersten Abwärtstransfornator 13 und einem Schalttransistor 14 zugeführt. Ein Ladekreis 16 ist mit einer Sekundärwicklung des Transformators 13 verbunden. Eine Akkumulator-3atterie 17 ist an den Ladekreis 16 und über einen Schalter 18 an einen Sensorkreis 19 angeschlossen. Dadurch wird die Ladespannung der Batterie 17 durch den Sensorkreis 19 abgefühlt, wenn der Schalter 18 geschlossen ist. Wenn der Sensorkreis 19 feststellt, daß die Batteriespannung kleiner als eine Bezugsspannung ist, wird ein Transistor 20 eingeschaltet und ein Sensorsignal über einen zweiten Transformator 21 an einen Wechselrichter-Steuerkreis 22 gegeben. Dieser Steuerkreis 22 schaltet darauf den Transistor 14 im Wechselrichter 15 ein und der Wechselrichter 15 schwingt bei jeder Halbwelle des Netzstroms. Durch dieses Schwingen wird ein Strom in der Sekundärwicklung des ersten Transformators 13 induziert, wobei die Spannung im Transformator herabgesetzt wird. Der induzierte Strom wird mit dem Gleichrichter 23 im Ladekreis 16 gleichgerichtet und der Batterie 17 zugeführt, die dadurch geladen wird.
  • enn die Spannung der Batterie 17 größer als die im Sensorkreis 19 eingestellte Bezugsspannung wird, wird die Ausangsspannung des Sensorkreises 19 vermindert und der Tias ist or 20 ausgeschaltet. Der 1;7echselrichter-Steuerlrueis 22 schaltet infolgedessen den Schalttransistor 14 im Wechselrichter 15 aus, die Aufladung durch den Ladekreis 16 wird beendet.
  • Im Schnelladegerät 10 von Figur 1 sind der Wechselrichter 15 und der Wechselrichter-Steuerkreis 22 auf der Primärseite ind der Ladekreis 16 und der Sensorkrei 19 auf der Sekundärseite des ersten Abwärtstransformators 13 angeordnet. Das Sensorsignal des Sensorkreises 19 auf der Sekundärseite wird durch den zweiten Transformator 21 dem Wechselrichter-Steuerkreis 22 auf der Primärseite zugeführt. Da speziell der zweite Transformator 21 als nicht galvanisches Verbindungselement wirkt, ist der Ladeteil mit dem Ladekreis 16 und der Sensor 19 auf der Sekundärseite des ersten Transformators 13 durch die beiden Trenntransformatoren 13 und 21 von der Primärseite, auf der das Ladegerät ans Netz 11 angeschlossen ist, getrennt. Jede Gefahr, daß der Benutzer einen elektrischen Schlag bekommt, kann vermieden werden.
  • Figur 2 zeigt ein Schnelladegerät 30 in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ladegerät 30 enthält einen Gegentakt-Wechselrichter 33 mit zwei Schalttransistoren 31 und 32. Ein Transformator 34 ist mit einer Primärwicklung versehen, die durch eine Anzapfung in zwei Wicklungsteile 341 und 342 aufgeteilt ist und die den Transistoren 31 und 32 entsprechen. Weiter ist eine Sekundärwicklung, die ebenfalls durch eine Anzapfung in zwei Wicklungsteile 343 und 344 geteilt ist, vorgesehen. Als eine besondere Anordnung des Ausführungsbeispiels ist weiter eine Einzelwicklung 345 im Nitkopplungssinn mit der Primärwicklung des Transformators 34 gekoppelt und gemeinsam für die beiden Schalttransistoren 31 und 32 benützt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Wechselstrom aus einem öffentlichen Netz 35 durch einen Gleichrichter 36 gleichgerichtet und dem Gegentakt-Wechselrichter 33 mit dem Transformator 34 und den Schalttransistoren 31 und 32 zugeführt. Einer dieser Transistoren 31, 32 wird dann eingeschaltet. Im vorliegenden Fall fließt der Basisstrom der Transistoren 31 und 32, wenn der Transistor 31 eingeschaltet ist, über die ückkopplunswicklung 345, einen Widerstand 37, den Transistor 31 und den einen Transistor 39 der beiden Transistoren 39 und 34 in einen Wechselrichter-Steuerkreis 38 und wieder zurück zur Rückkopplungswicklung 345.
  • Wenn der Transistor 32 eingeschaltet ist, fließt der Basisstrom über die Rückkopplungswicklung 545, den Transistor 32, den anderen Transistor 40 der beiden Transistoren 39 und 40 in den Wechselrichter-Steuerkreis 38, den Widerstand 37 und wieder zurück zur Rückkopplungswicklung 345. Die Schalttransistoren 31 und 32 im Wechselrichter 33 werden abwechselnd nacheinander ein- und ausgeschaltet. Die Transistoren 39 und 40 im Wechselrichter-Steuerkreis 38 liefern hier den Basisstrom für die Schalttransistoren 31 und 32 im Wechselrichter 33. Im einzelnen wird im Wechselrichter-Steuerkreis 38 der Emitter-Strom der Transistoren 31 und 32 im Wechselrichter 33 durch einen Widerstand 41 abgefühlt. Wenn der Spannungsabfall über dem Widerstand 41 größer als die Basis-Emitter-Spannung der Transistoren 39 und 40 wird, dann wird der Basisstrom der Schalttransistoren 31 und 32 abgeleitet. Der Widerstandswert des Widerstands 41 bestimmt also die Ausgangsspannung des Wechselrichters 33 und damit den Ladestrom, der in einem Ladekreis 42 durch den Transformator 34 erzeugt wird.
  • Mit der oben beschriebenen Anordnung kann eine getrennte Batterie 47, die mit ihren Eingangsklemmen 45 und 46 an Ausgangsklemmen 43 und 44 des Ladekreises 42 angeschlossen wird, schnell geladen werden. Wenn die Batterie 47 an das Schnelladegerät 30 angeschlossen wird, kann außerdem die Spannung der Batterie 47 durch einen Sensor 48 abgefühlt werden. Wenn im einzelnen eine durch die Widerstände 50 und 51 geteilte Spannung einer Zenerdiode 49 im Sensor 48 höher als die durch Widerstände 52 und 53 geteilte Spannung über den beiden Anschlüssen der Batterie 47 ist, dann gibt ein Komparator 54 eine hohe Ausgangsspannung ab.
  • Eine Photodiode 56 in einem Optokoppler 55 wird dadurch leitend und ein gegenüberliegender Phstotransistor 57 eingeschaltet. Ein an den Emitter des Phototransistors 57 angeschlossener Widerstand 58 im Wechselrichter-Steuerkreis 38 bildet dann einen Nebenschluß zum oben genannten Widerstand 41, der den Emitter-Strom der Schalttransistoren 31 und 32 abfühlt. Der Widerstand 58 verkleinert den Widerstandswert des Sensorwiderstands 41 daher wesentlich.
  • Dementsprechend steigt die durch den Widerstandswert des Widerstands 41 bestimmte Ausgangsspannung des Wechselrichters 33 an. Sobald die Ladespannung für die Batterie größer als eine durch die Zenerdiode 49 vorgegebene Bezugs spannung wird, gibt andererseits der Komparator 54 eine kleine Ausgangsspannung ab und schaltet die Photodiode 56 nichtleitend. Der Phototransistor 57 wird ausgeschaltet, und die Ausgangsspannung des Wechselrichters 33 wird wieder lediglich vom Widerstand 41 abhängig gemachte Mit dem vorgegebenen Widerstandswert des Widerstands 41 wird unter diesen Umständen die Ausgangsspannung des Wechselrichters 33 niedrig genug, um keinen nachteiligen Einfluß auf die Batterie 47, die über den Ladekreis 42 aufgeladen wird, auszuüben, Selbst bei einer Überladung bleibt die Lebensdauer der Batterie erhalten.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Gegentakt-Wechselrichter 33 und der Wechselrichter-Steuerkreis 38 auf der Primärseite des Abwärtstransformators 34 angeordnet.
  • Der Ladekreis 42 und der Sensor 48 liegen auf der Sekundärseite des Transformators 34. Das Sensorsignal des Sensors 48 auf der Sekundärseite wird durch den Optokoppler 55 dem Wechselrichter-Steuerkreis 38 auf der Primärseite zugeführt.
  • Der Optokoppler 55 bildet zusammen mit dem Transistor 34 eine galvanisch getrennte Verbindung. Der Transformator und der Optokoppler können also den Ladeteil einschließlich des Ladekreises 42 und den Sensor 48 von der Primärseite wirksam galvanisch trennen, jedoch die beiden Seiten wirksam miteinander verkoppeln.
  • Figur 3 zeigt einen Stromlaufplan eines Schnelladegeräts 60, eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die im wesentlichen gleichen Bauelemente wie in Figur 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen, aber um 30 erhöht, bezeichnet.
  • Im vorliegenden Fall ist im Gegensatz zur Figur 2 insbesondere die Sekundärwicklung eines Abwärtstransformators 64 in drei Wicklungsabschnitte 643, 644 und 646 geteilt. Damit kann die dritte Hilfswicklung 646 in passender Weise eine Leistung an einen Sensor 78 abgeben. Selbst wenn die Restspannung in einer an den Ladekreis 72 angeschlossenen Batterie 77 niedrig ist, kann der Sensor 78 optimal angesteuert werden. Der Sensor 78 umfaßt einen IC 79, dessen Brsatzschaltbild im einzelnen in Figur 4 gezeigt ist. Eine Eingangsspannung Vcc über die Hilfswicklung 646 an einen Anschluß 1 des Sensor-IC 79 angelegt, wird durch einen Stabilisierungstransistor 79, stabilisiert und dann durch Dioden 792 und 793 und einen Widerstand 794 und einen Widerstand 795 und Dioden 7961 797 und 798 geteilt. Dies liefert zwischen den Anschlüssen "1" und "4" eine Bezugs spannung Vsef" Dem Anschluß "3" des Sensor-IC 79 wird eine Spannung VBa der Batterie 77 zum Vergleichen mit der Bezugsspannung Vref zugeführt. Wenn die Batteriespannung VBa größer ist als die Bezugsspannung VreS, dann wird ein Transistor 799 eingeschaltet. Demzufolge nimmt der Ausgangsanschluß "2" des IC einen niedrigen Ausgangspegel an. Zum Anschluß "2tt fließt durch einen Widerstand 80 ein Strom. Dies schaltet einen Transistor 81 aus. In einem Optokoppler 85 bleibt dadurch eine Photodiode 86 nichtleitend. Ein ebenfalls im Optokoppler 85 enthaltener Phototransistor 87 schaltet aus. Ein Wechselrichter-Steuerkreis 68 umfaßt hier einen Transistor 89, der bei leitendem Phototransistor 87 leitend ist. Wenn der Phototransistor 87 ausgeschaltet wird, wird der Transistor 89 ebenfalls ausgeschaltet. Dann fließt kein Strom durch einen Widerstand 71, der zum Abfühlen des Emitter-Stroms der Schalttransistoren 61 und 62 dient und mit dem Transistor 89 verbunden ist. Der Wechselrichter 63 erzeugt infolgedessen keine Ausgangs spannung von ausreichender Höhe, die Batterie 77 zu laden. In diesem Schaltzustand kann der Emitter-Strom der Schalttransistoren 61 und 62 durch einen Widerstand 90 fließen, dessen Wert verhältnismäßig groß gegen den Wert des Widerstands 71 ist. Der Wechselrichter 63 schwingt weiter, und zwar so stark, daß der Wechselrichter 63 die Leistungszuführung zum Sensor 78 über die Hilfswicklung 646 aufrecht erhalten kann. Der Sensor 78 umfaßt eine mit dem Transistor 81 verbundene Leuchtdiode 91, sie ist leitend, wenn der Transistor 81 leitend ist und die Batterie 77 geladen wird.
  • Die Leuchtdiode 91 zeigt also an, daß der Ladevorgang Sür die Batterie 77 gerade läuft.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der Wechselrichter-Steuerkreis 68 weiter einen Zeitgeber 92, von dem Binzelheiten in Figur 5 gezeigt sind. Der Zeitgeber 92 umfaßt ganz allgemein einen Zeitbasislseis 93 zur, Erzeugen eines Rezustaktes, mehrstufige bistabile Kippschaltungen bis bis 94n zur Teilung der Taktfrequenz des Zeitbasiskreises 9, eine bistabile Setz- und Rücksetz-Kippschaltung 95, sowie Endtransistoren 96. Wenn das Schnelladegerät 60 an ein öffentliches Netz 65 angeschlossen ist, um das Laden der Batterie 77 zu beginnen, und danach eine durch den Zeitgeber 92 vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, liefert der Zeitgeber 92 an seinem Ausgang 116?? ein hohes Ausgangssignal. Dieses Signal schaltet einen Transistor 97 ein. Der Basisstrom des Transistors 89 wird dadurch über eine Diode 98 abgeleitet. Der Stromfluß durch den Transistor 89 wird so begrenzt und sein Scheinwiderstand erhöht. Dieser Scheinwiderstand wird zum Widerstandswert des Widerstands 71 addiert. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters 63 und gegebenenfalls der Ladestrom werden vermindert.
  • Die übrige Wirkungsweise des Ladens, des Abfühlens und der Ladesteuerung sind bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleich wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2. Die Primärseite des Transformators 64 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel galvanisch getrennt von seiner Sekundärseite dadurch, daß der Transformator 64 als Trenntransformator ausgebildet ist und ein Optokoppler 85 verwendet wird.
  • Figur 6 zeigt ein Schnelladegerät 160 in einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die im wesentlichen gleichen Bauelemente wie bei Figur 3 sind mit den gleichen Bezugszeichen, aber um 100 erhöht, bezeichnet. Dieses huswührungsbeispiel unterscheidet sich merklich von dem von Figur 3 dadurch daß ein Zeitgeber 192 auf der Serundärseite des Transformators 164 vorgesehen ist. Der Zeitgeber 192 erhält hier seine Versorgungsleistung aus einer Hilfswicklung 1646 des Transformators 164 ähnlich wie beim Transformator 64, der im einzelnen in Verbindung mit Figur 3 beschrieben ist. Wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Beginn des Ladevorgangs verstrichen ist, liefert der Zeitgeber 192 an seinem Ausgangsanschluß l'6" einen hohen Ausgangspegel. Dadurch wird eine Photodiode in einem weiten Optokoppler 199 leitend, und ein Phototransistor im Optokoppler 199 wird eingeschaltet. Parallel zur gollektor-Emitter-Strecke des Transistors 189, der eingeschaltet wird, liegt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 197. Gleichzeitig mit dem Einschalten des Transistors 189 wird der Transistor 197 nicht mehr angesteuert und schaltet aus. Die Emitter-Ströme der Schalttransistoren 161 und 162 in einem Wechselrichter 163 fließen im wesentlichen nur durch einen Widerstand 171, der mit dem Transistor 189 verbunden ist und den Scheinwiderstand des Transistors 189 erhöht. Der Emitter-Strom der Transistoren 161 und 162 überschreitet dann die Durchbruchspannung von Zer:.erdioden, die mit den Basen der Transistoren 169 und 170 in einem Wechselrichter-Steuerkreis 168 verbunden sind. enn die Transistoren 161 und 162 leitend werden, werden die Transistoren 169 und 170 eingeschaltet. Diese bilden dann einen Nebenschluß. Dadurch wird der Kollektor-Strom der Schalttransistoren 161 und 162 und auch der Ladestrom vermindert.
  • Das Ausführungsbeispiel umfaßt weiter eine erste mit einem Transistor 181 verbundene Beuchtdiõde 191, die während des Ladevorgangs eingeschaltet wird, sowie eine zweite Leuchtdiode 200, die beim Abschluß des Ladevorga:s eingeschaltet wird. Die zweite Leuchtdiode 200 ist mit einem Transistor 201 verbunden, dessen Basis an den Ausgangsanschluß "6 des Zeitgebers 192 angeschlossen ist.
  • Wenn der Zeitgeber 192 an seinem Ausgang '5" einen hohen Ausgangspegel liefert, wenn also die festgelegte Ladezeit verstrichen ist und der Ladestrom verringert wird, dann wird der Transistor 201 eingeschaltet und die erste Leuchtdiode 191 ausgeschaltet. Die zweite Leuchtdiode 200 wird eingeschaltet und zeigt den Abschluß des Ladevorgangs an. Da beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 der Zeitgeber 192 auf der Sekundärseite des Transformators 164 liegt, kann die Wärme, die wahrscheinlich durch Bauteile des Zeitgebers, wie zum Beispiel Widerstände, erzeugt wird, im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach Figur 3 weiter gehend vermindert werden. Dort nämlich liegt der Zeitgeber auf der Primärseite des Transformators und wird direkt mit der Netzspannung gespeist. Da die Leuchtdioden 191 und 200 beide auf der Sekundärseite des Transformators on der Primärseite galvanisch getrennt angeordnet sind, besteht im wesentlichen keine Gefahr eines elektrischen Schlags, selbst wenn die außen freiliegenden Leuchtdioden beispielsweise brechen sollten.
  • Die übrigen Funktionen des Aufladen, des Abfühlens und des Ladungssteuerns sind bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen die gleichen wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3. Auch hier ist die Primärseite des Abwärtstransformators 164 von der Sekundärseite eben durch den Transformator 164 und die beiden Optokoppler 185 und 199 galarisch getrennt.
  • Tn figur 7 ist ein Schnelladegerät 260 als ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Hauptteile sind dabei identisch mit denen des Ausführungsbeispiels nach Figur 6. Die im wesentlichen gleichen Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 6 aber um 100 erhöht, bezeichnet. Ein Unterschied zum AusPührungsbeispiel nach Figur 6 liegt im Sensor 278, er enthält Mittel zum Erkennen einer unvollständigen Verbindung der Eingangsklemmen 275 und 276 einer Batterie 277 mit den Ausgangsklemmen 273 und 274 eines Ladekreises 272.
  • Im einzelnen ist ein Transistor 281 im Sensor 278 an einen Transistor 302 angeschlossen, der durch eine AusgarlSsspannun£ einer Hilfswicklung 2646 in der Sekundärwicklung des Transformators 264 gesteuert werden kann. Die Basis dieses Transistors 302 ist mit dem Kollektor eines weiteren Transistors 303 verbunden, dessen Basis mit einer Zenerdiode 304 verbunden ist. Solange die Batterie 277 nicht an den Ladekreis 272 angeschlossen ist, steigt eine aus dem Transformator 264 über den Ladekreis 272 dem Sensor 278 zugeführte Spannung an und überschreitet die Durchbruchspannung der Zenerdiode 704. Der Transistor 303 wird dadurch eingeschaltet. Der Basisstrom des Transistors 302 wird damit vom Transistor 30y abgeleitet. Der Transistor 302 schaltet dann aus und der Transistor 281 wird nichtleitend, die Sensorfunktion eines IC 279 und die Steuerfunktion für einen Wechselrichter 263 durch einen Zeitgeber 292 werden im wesentlichen nicht ausgeübt, und die beiden Leuchtdioden 291 und 300 erhalten keine Betriebsspannung, so daß sie nicht ansprechen. Somit wird signalisiert, daß das Ladegerät beispielsweise infolge eines unvollständigen Anschlusses der Batterie 277 nicht ladebereit ist.
  • Die übrigen Funktionen des Aufladens, hbfühleas und Ladungssteuerns beim Ausführlrigsbeispiel nach Figur 7 sind im wesentlichen die gleichen wie bei den Ausführurigsbeispie'eyJ nach den Figuren 2, 3 und 6. Auch im vorliegenden Äusführung.sbeispiel ist die Primärseite des Abwärtstransformators 264 von seiner Sekundärseite galvanisch getrennt, sowohl durch den besonderen Transformator als auch durch die beiden Optokoppler 285 und 299.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Figuren 3, 6 und 7 kann weiter der Zeitgeber seine Funktion immer vom Ausgangszustand aus beginnen, dies wird mit Hilfe der bistabilen Setz- und Rücksetz-Kippschaltung von Figur 5, zu Anfang des Ladevorgangs betätigt, erreicht.
  • Die vorliegende Erfindung kann außerdem vielfach abgewandelt werden. In den geschilderten Ausführungsbeispielen fühlt der Sensorkreis die Spannung an der Akkumulator-Batterie ab, um den Wechselrichter über den Wechselrichter-Steueritreis und damit die Ladeausgangsspannung zu steuern.
  • Die Steuerung der Ladeausgangsspannung kann aber stattgessen auch über ein Sensorsignal für die Temperatur der zu ladenden Batterie erfolgen.
  • gemäß der Erfindung, die im einzelnen anhand der fünf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sind die Schalthreise auf der Primärseite des Abwärtstransformators nicht direkt, sondern indirekt über die galvanisch getrennten Verbindungen mit den Schaltkreisen auf der Sekundärseite des Transformators verbunden. Dadurch karin der beachtliche Nutzeffekt erzielt werden, daß bei dem Schnelladegerät, bei dem die Schaltkreise au: den beiden Seiten des Transformators zuverlässig -volJeinander getrennt sind, ein elektrischer Schlag wirksam verhindert wird.
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Claims (12)

  1. Patentansprüche 1. Schnelladegerät für eine Akkumulator-Batterie, bei dem die Batterie an ein Ladeteil auf der Sekundärseite eines Transformators anschließbar ist, im Ladeteil ein Ladestrom durch Schwingungen eines Wechselrichters erzeugt wird, der Wechselrichter an die Primärseite des Transformators angeschlossen ist, die Primärseite an eine Netzspannung angeschlossen ist, die Ladestromerzeugung des Wechselrichters über einen Wechselrichter-Steuerkreis mittels eines Sensorsignals steuerbar ist und das Sensorsignal mit Hilfe eines Sensors gewonnen und dabei die in der Batterie-gespeicherte Energie abgefühlt und mit einem Bezugswert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (13, 34, 64, 164, 264) ein als Trenntransformator ausgebildeter Abwärtstransformator ist und alle Sensor- und SteuersiETjale vom Ladeteil auf der Sekundärseite über galvanisch trennende Verbindungsmittel (21, 55; 85; 185, 199; 285, 299) auf die Primärseite des Transformators übertragen werden.
  2. 2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch trennenden Verbindungsmittel einen zweiten Trenntransformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung aufweisen, daß der Wechselrichter-SteuerJ-reis auf der Primärseite des Abwärtstransformators liegt und an die Primärwicklung angeschlossen ist und daß der Ladeteil an die Sekundärseite des zweiten Transformators angeschlossen ist.
  3. 3. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch trennenden Verbindungsmittel einen Optokoppler enthalten.
  4. 4. Ladevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Optokoppler eine Photodiode und einen Phototransistor + an den Wechselrichter-Steuerkreis auf der Primärseite des Abwärtstransformators und die Photodiode an den Ladeteil angeschlossen ist.
  5. 5. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter im Gegentakt arbeitet und zwei abwechselnd ein- und ausschaltende Schalttransistoren umfaßt und daß der Wecheelrichter-Steuerkreis auf der Primärseite des Abwärtstransformators zwei den Schalttransistoren des Wechselrichters entsprechende Transistoren enthält, wobei die Transistoren des Wechselrichter-Steuerkreises das Sensorsignal vom, Sensor erhalten und einen den beiden Schalttransistoren zugeführten Strom ableiten.
  6. 6. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekuldärwicklung des Abwärtstransformators mit einer Hilrswicklung versehen ist und der Sensor im Ladeteil Energie aus der Hilfswicklung bezieht.
  7. enthält und der Phototransistor 7. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter-Steuerkreis einen Zeitgeber zum Begrenzen der Ladestromerzeugung durch den Wechselrichter nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Einstellzeit umfaßt, wobei der Zeitgeber auf der Primärseite des hbwärtstransformators angeordnet ist.
  8. 8. Ladegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter-Steuerkreis einen Zeitgeber zum Begrenzen der Ladestromerzeugung durch den Wechselrichter nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Einstellzeit umfaßt, wobei der Zeitgeber auf der Sekundärseite des Abwärtstransformators angeordnet ist und Energie aus der Kilfswicklung bezieht.
  9. 9. Ladegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch trennenden Rrerbindungsmittel weiter einen zweiten Optokoppler umfassen, eine Hilfswicklung auf der Sekundärseite des Abwärtstransformators angeordnet ist, der Wechselrichter-Steuerkreis einen Zeitgeber zum Begrenzen der Ladestromerzeugung durch den Wechselrichter nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Einstellzeit umfaßt, ein größter Teil des Wechselrichter-Steuerkreises bis auf deii Zeit geber auf der Primärseite des Abwärtstransformators angeordnet ist und der Zeitgeber auf seiner Sekundärseite liegt, der Sensor und der Zeitgeber Energie aus der Hilfswicklung beziehen und der größte Teil des l,echselrichter-Steuerkreises über den zweiten Optokoppler in nichtgalvanischer Wirkungsverbindung mit dem Zeitgeber steht.
  10. 10. Ladegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekreis im Ladeteil Ausgangsklemmen aufweist und die Ladebatterie getrennt vom Ladeteil mit Eingangskieuirnen lösbar an die Ausgangsklemmen angeschlossen ist.
  11. 11. Ladegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor im Ladeteil zum Abfühlen der Spannung der an das Ladeteil angeschlossenen Batterie vorgesehen ist, wobei der Sensor alle Signale über den Optokoppler an den Wechselrichter-Steuerkreis auf der Primärseite des Transformators abgibt, wenn die abgefühlte Batteriespannung die Bezugsspannung übersteigt, und dadurch den Ladestrom des Wechselrichters begrenzt.
  12. 12. Ladegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekreis im Ladeteil Ausgangsklemmen aufweist und die Batterie getrennt vom Ladeteil mit Eingangsklemmen lösbar an die Ausgangsklemmen des Ladekreises angeschlossen ist und daß der Sensor im Ladeteil Mittel zum Erkennen des Zustands, in dem die Batterie an den Ladekreis angeschlossen ist oder nicht, und Mittel zum Erkennen des Ladezustands der Batterie umfaßt, wobei durch den Sensor für den Anschlußzustand die Signalübertragung vom Sensor und eine Energieversorgung des Ladezustands-Sensors begrenzbar ist.
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