Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTRONIC CIRCUIT FOR AN ENERGY SUPPLY DEVICE, ESPECIALLY FOR A CHARGING DEVICE FOR BATTERIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/001694
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an electronic circuit for an energy supply device (1), especially for a charging device (2) for batteries (3). The energy supply device (1) is connected to an energy source (6) by input terminals (4, 5). Said energy supply device (1) converts the energy supplied to it from a given voltage, especially an alternating voltage, into a direct voltage and releases this converted energy to a consumer (9), especially to the accumulator (3), through output terminals (7, 8). A switching element (10) is provided for polarity reversal protection. This switching element (10) is located between at least one output terminal (7, 8) and a potential, especially a negative potential, of the energy supply device (1). The switching element (10) is switched through when a particular polarity is present at said output terminal (7, 8) and is switched off when an opposite (incorrect) polarity is present. The output terminals (7, 8) are separated from the input terminals (4, 5), especially from the energy source (6), by the energy supply device (1).

Inventors:
MOESENEDER JOSEF (AT)
TRINKL ANDREAS (AT)
Application Number:
PCT/AT2001/000193
Publication Date:
January 03, 2002
Filing Date:
June 12, 2001
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FRONIUS SCHWEISSMASCH PROD (AT)
MOESENEDER JOSEF (AT)
TRINKL ANDREAS (AT)
International Classes:
H02H11/00; H02J7/00; H02H3/087; (IPC1-7): H02H11/00
Foreign References:
DE4031288C11991-11-28
Attorney, Agent or Firm:
Secklehner, Günter (Liezen, AT)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Elektronische Schaltung für ein Energieversorgungsgerät (1), insbesondere für ein Ladegerät (2) für Akkumulatoren (3), bei der das Energieversorgungsgerät (1) über Ein gangsklemmen (4,5) mit einer Energiequelle (6) verbunden ist, wobei das Energieversor gungsgerät (1) die zugeführte Energie von einer beliebigen Spannung, insbesondere einer Wechselspannung, in eine Gleichspannung umwandelt und diese umgewandelte Energie über Ausgangsklemmen (7,8) an einen Verbraucher (9), insbesondere den Akkumulator (3), ab gibt, wobei für einen Verpolschutz ein Schaltelement (10) angeordnet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß das Schaltelement (10) zwischen zumindest einer Ausgangsklemme (7,8) und einem insbesondere negativen Potential vom Energieversorgungsgerät (1) angeordnet ist, und daß bei Anliegen einer bestimmten Polarität an dieser Ausgangsklemme (7,8) das Schaltele ment (10) durchgeschaltet ist und bei Anliegen einer entgegengesetzten (falschen) Polarität dieses abgeschaltet ist, wobei zumindest eine der Ausgangsklemmen (7,8) durch das Ener gieversorgungsgerät (1) von den Eingangsklemmen (4,5), insbesondere von der Energie quelle (6), getrennt ist.
2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ausgangsklemme (7,8) für das bevorzugt negative Potential ein Anschluß (12), insbesondere ein DrainAnschluß, des Schaltelementes (10), insbesondere eines MOSFeldeffekttransistors, verbunden ist, wobei die Durchschaltstrecke, insbesondere eine DrainSource Strecke, zwi schen der Ausgangsklemme (7,8) und dem insbesondere negativen Potential des Energiever sorgungsgerätes (1) geschaltet ist, wobei bei Anliegen einer bestimmten Polarität an der Aus gangsklemme (7,8) die Durchschaltstrecke durchgeschaltet ist, wogegen bei Anliegen der entgegengesetzten (falschen) Polarität an der Ausgangsklemme (7,8) die Durchschaltstrecke unterbrochen ist.
3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß _ ein Steueranschluß (14), insbesondere ein GateAnschluß, des Schaltelementes (10) über be vorzugt einen Widerstand (15) mit einer, insbesondere positiven Versorgungsspannung (16) oder einer Ausgangsspannung des Energieversorgungsgerätes (1) oder einer Spannung einer unabhängigen Energiequelle verbunden ist.
4. Elektronische Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steueranschluß (14), insbesondere der GateAn schluß, des Schaltelementes (10) weiters mit einem Anschluß (17), insbesondere einem Kol lektorAnschluß, eines weiteren Schaltelementes (18), insbesondere eines Transistors, ver bunden ist.
5. Elektronische Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschaltstrecke, insbesondere eine Kollektor Emitter Strecke, des weiteren Schaltelementes (18), insbesondere des Transistors, zwischen dem Steueranschluß (14), insbesondere dem GateAnschluß, des ersten Schaltelementes (10) und dem bevorzugt negativen Potential angeordnet ist.
6. Elektronische Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (12), insbesondere der DrainAnschluß, des ersten Schaltelementes (10) mit der Ausgangsklemme (7,8) und bevorzugt über einen Widerstand (20) mit einem Steueranschluß (21), insbesondere einem BasisAnschluß, des zweiten Schaltelementes (18) verbunden ist.
7. Elektronische Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steueranschluß (21), insbesondere der BasisAn schluß, mit einer Steuervorrichtung (11) des Energieversorgungsgerätes (1) verbunden ist.
8. Elektronische Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steueranschluß (14), insbesondere der GateAn schluß, des ersten Schaltelementes (10) und/oder ein Anschluß (17), insbesondere ein Kol lektorAnschluß, des zweiten Schaltelementes (18) mit der Steuervorrichtung (11) verbunden ist.
9. Elektronische Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (10) bei der Inbetriebnahme des Energieversorgungsgerätes (1) auch ohne angeschlossenen Verbraucher (9) aktiviert ist.
10. Elektronische Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (10) bei Anschluß eines Verbrau chers (9), insbesondere des Akkumulators (3), an den Ausgangsklemmen (7,8) mit bestimm ter Polarität auch ohne angeschlossener Energiequelle (6) an den Eingangsklemmen (4,5) aktiviert ist.
11. Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltung für ein Energieversor gungsgerät (1), insbesondere für ein Ladegerät (2) für Akkumulatoren (3), bei dem das Ener gieversorgungsgerät (1) über Eingangsklemmen (4,5) mit einer Energiequelle (6) verbunden wird, wobei das Energieversorgungsgerät (1) die zugeführte Energie von einer beliebigen Spannung, insbesondere einer Wechselspannung, in eine Gleichspannung umwandelt und diese umgewandelte Energie über Ausgangsklemmen (7,8) an einen Verbraucher (9), insbe sondere dem Akkumulator (3), abgibt, wobei für einen Verpolschutz ein Schaltelement (10) eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aktivierung des Energieversorgungsgerätes (1), also beim Anschluß an die Energiequelle (6), das Schaltelement (10,18), welches zwi schen einer Ausgangsklemme (7,8) und dem bevorzugt negativen Potential einer Spannung, insbesondere einer Versorgungsspannung (16) oder einer Ausgangsspannung des Energiever sorgungsgerätes (1), angeordnet ist, aktiviert wird, wodurch eine elektrische Verbindung zwi schen dieser Ausgangsklemme (7,8) und dem bevorzugt negativen Potential der Versor gungsspannung (16) oder Ausgangsspannung hergestellt wird, und daß beim Anlegen des Verbrauchers (9), insbesondere des Akkumulators (3), mit einer bestimmten Polarität, insbe sondere einer negativen Polarität, an dieser Ausgangsklemme (7,8) das Schaltelement (10) durchgeschaltet bleibt, wogegen beim Anlegen des Verbrauchers (9), insbesondere des Ak kumulators (3), mit einer entgegengesetzten (falschen), insbesondere positiven Polarität an diese Ausgangsklemme (7,8) das Schaltelement (10) abgeschaltet bzw. deaktiviert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei entgegengesetz ter (falscher) Polarität an den Ausgangsklemmen (7,8) ein weiteres, insbesondere zweites Schaltelement (18) aktiviert wird, wodurch die an einem Steueranschluß (14) des ersten Schaltelementes (10) anliegende Spannung gegen das negative Potential gezogen wird und somit das erste Schaltelement (10) gesperrt bzw. deaktiviert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit der elektronischen Schaltung ein Verpolschutz, ein Überlastschutz und eine Lasterkennung vom Energieversorgungsgerät (1) durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überlastschutz bei bestimmter (richtiger) Polarität des Verbrau chers (9) und zu hohem Stromfluß über das erste Schaltelement (10) dieses durch das zweite Schaltelement (18) deaktiviert wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Funktion für den Überlastschutz das erste Schaltelement (10) periodisch einund ausgeschaltet wird, bis der sich einstellende Stromfluß über das erste Schaltelement (10) unter einen definierten Wert absinkt und somit die Spannungsindizierung auf einen Steueranschluß (21) des weiteren Schaltelementes (18) ebenfalls unter einen vorde finierten Wert absinkt, sodaß eine Aktivierung des weiteren Schaltelementes (18) verhindert wird.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, daß bei deaktiviertem ersten Schaltelement (10) nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitdauer von einer Steuervorrichtung (11) des Energieversorgungsgerätes (1) das weitere aktivierte Schalt element (18) deaktiviert wird, wodurch über die zugeführte Spannung das erste Schaltelement (10) wieder automatisch aktiviert wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lasterkennung zuerst von der Steuervorrichtung (11) das erste Schaltelement (10) durch das Aktivieren des zweiten Schaltelementes (18) deaktiviert wird, worauf nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitdauer die Ansteuerung des zweiten Schaltele mentes (18) aufgehoben wird, wobei bei angeschlossenem Verbraucher (9) eine Spannung auf den Steueranschluß (21) des zweiten Schaltelementes (18) indiziert wird, wodurch das erste Schaltelement (10) aufgrund der Selbsthaltefunktion deaktiviert bleibt und dies von der Steu ervorrichtung (11) erkannt wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lasterkennung, insbesondere der Erkennung des Akkumulators (3), während dem Deaktivieren des ersten Schaltelementes (10) die Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen (7,8) von dem Energieversorgungsgerät (1) um einen Betrag, insbeson dere 1V bis 5V, erhöht wird, worauf von der Steuervorrichtung (11) die Ansteuerung des zweiten Schaltelementes (18) aufgehoben wird, wodurch bei angeschlossenem Verbraucher (9), insbesondere Akkumulator (3), eine Spannungsindizierung am Steuereingang (22) des zweiten Schaltelementes (18) erreicht wird und somit das zweite Schaltelement (18) aufgrund der Selbsthaltefunktion aktiviert bleibt und dies von der Steuervorrichtung (11) erkannt wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuervorrichtung (11) das Deaktivieren des ersten Schaltele mentes (10) derart erkannt wird, daß ein Steuereingang (22) der Schaltvorrichtung (11) mit einem Steueranschluß (21) des ersten Schaltelementes (10) gekoppelt wird, wodurch bei Ak tivierung des zweiten Schaltelementes (18) die an dem Steueranschluß (21) des ersten Schalt elementes (10) anliegende Spannung gegen das bevorzugt negative Potential gezogen wird.
Description:
Elektronische Schaltung für ein Energieversorgungsgerät, insbesondere für ein Ladegerät für Akkumulatoren Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung für ein Energieversorgungsgerät sowie ein Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltung für ein Energieversorgungsgerät, wie in den Ansprüchen 1 und 11 beschrieben.

In der DE 197 56 825 AI ist eine Verpolschutzschaltung beschrieben, bei der zwischen einer Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme ein Schaltelement angeordnet ist, wobei ein Stromfluß nur bei einer bestimmten Polarität der Spannung an der Eingangsklemme erlaubt ist. Das Schaltelement ist bei Anliegen einer bestimmten Polarität an der Eingangsklemme durchgeschaltet und bei falscher Polarität geöffnet bzw. deaktiviert. Nachteilig ist hierbei, daß nur eine eingangsseitige Absicherung durchgeführt wird.

Weiters ist aus der DE 197 17 527 AI eine elektronische Schaltung mit einem Verpolschutz bekannt, bei der zwischen einer Eingangsquelle, an die eine Gleichspannungsquelle ange- schlossen wird, und einem nachfolgenden Schaltungsaufbau ein Schaltelement, insbesondere ein MOS-Feldeffekttransistor, geschaltet ist, wobei das Schaltelement bei angeschlossener Gleichspannungsquelle mit der richtigen Polarität aktiviert ist und bei falscher Polarität de- aktiviert ist. Nachteilig ist hierbei, daß wiederum nur eine eingangsseitige Absicherung durchgeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltung für ein Energiever- sorgungsgerät sowie ein Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltung für ein Ener- gieversorgungsgerät zu schaffen, bei dem eine ausgangsseitige Absicherung eines Energiever- sorgungsgerätes, wie beispielsweise ein Verpolschutz, ein Überlastschutz und/oder eine Last- erkennung, durchgeführt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß zwischen zumindest einer Ausgangs- klemme und einem, insbesondere negativen Potential des Energieversorgungsgerätes für den Verbraucher das Schaltelement angeordnet ist, und daß bei Anliegen einer bestimmten Pola- rität an dieser Ausgangsklemme das Schaltelement durchgeschaltet ist und bei entgegenge- setzter (falscher) Polarität dieses abgeschaltet ist, wobei die Ausgangsklemmen durch das Energieversorgungsgerät von den Eingangsklemmen des Energieversorgungsgerätes, insbe- sondere von der Energiequelle, getrennt sind. Vorteilhaft ist hierbei, daß durch einen derart-

gen Schaltungsaufbau für das Laden eines Akkumulators keine Gegenspannung erforderlich ist und somit vollständig entleerte Akkumulatoren geladen werden können. Ein weiterer Vor- teil liegt darin, daß ein derartiges Energieversorgungsgerät nicht nur zum Laden von Akku- mulatoren, sondern auch zur Energieversorgung anderer Verbraucher eingesetzt werden kann, da zusätzlich zu dem Verpolschutz auch noch weitere Sicherheitsvorkehrungen, wie ein Überlastschutz und eine Lasterkennung, durchgeführt werden können.

Weitere Merkmale sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind der Beschreibung zu entnehmen.

Weiters wird die Aufgabe der Erfindung auch durch die Maßnahmen im Anspruch 11 gelöst, daß bei Aktivierung des Energieversorgungsgerätes, also beim Anschluß an die Energie- quelle, das Schaltelement zwischen einer Ausgangsklemme und dem bevorzugt negativen Potential von einer Spannung, insbesondere einer Versorgungsspannung oder einer Aus- gangsspannung des Energieversorgungsgerätes, aktiviert wird, wodurch eine elektrische Ver- bindung zwischen dieser Ausgangsklemme und dem bevorzugt negativen Potential hergestellt wird, und daß beim Anlegen einer bestimmten Polarität, insbesondere einer negativen Polari- tät, an dieser Ausgangsklemme das Schaltelement durchgeschaltet bleibt, wogegen beim An- legen einer entgegengesetzten (falschen), insbesondere positiven Polarität an diese Ausgangs- klemme das Schaltelement abgeschaltet bzw. deaktiviert wird. Vorteilhaft ist hierbei, daß un- abhängig vom angeschlossenen Verbraucher eine vollständige ausgangsseitige Absicherung des Energieversorgungsgerätes erzielt wird.

Weitere Maßnahmen sind in den Ansprüchen 12 bis 19 beschrieben. Die sich daraus ergeben- den Vorteile sind der Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 einen Schaltungsaufbau einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung für ein Energieversorgungsgerät in vereinfachter Darstellung ; Fig. 2 einen weiteren Schaltungsaufbau der erfindungsgemäßen elektronischen Schal- tung für ein Energieversorgungsgerät in vereinfachter Darstellung.

Einführen wird festgehalten, daß gleiche Teile bzw. Zustände der einzelnen Ausführungsbei- spiele mit gleichen Bezugszeichen versehen werden.

In den Fig. 1 und 2 sind Schaltungsanordnungen einer elektronischen Schaltung für ein Ener- gieversorgungsgerät 1, insbesondere für ein Ladegerät 2 für Akkumulatoren 3, gezeigt. Das Energieversorgungsgerät 1 bzw. das Ladegerät 2 ist symbolisch durch einen einfachen Block dargestellt, wobei der Schaltungsaufbau durch beliebige, aus dem Stand der Technik bekannte Systeme gebildet werden kann. Dabei ist es beispielsweise möglich, daß als Energieversor- gungsgerät 1 bzw. als Ladegerät 2 eine Inverterstromquelle oder dgl. eingesetzt werden kann.

Grundsätzlich ist zu den Fig. 1 und 2 zu erwähnen, daß der detailliert dargestellte Schaltungs- aufbau in dem Energieversorgungsgerät 1 bzw. im Ladegerät 2 angeordnet bzw. integriert ist.

Bei der elektronischen Schaltung für das Energieversorgungsgerät 1, insbesondere für das Ladegerät 2 für Akkumulatoren 3, ist das Energieversorgungsgerät 1 über Eingangsklemmen 4,5 mit einer Energiequelle 6, insbesondere einem öffentlichen Versorgungsnetz, verbunden.

Das Energieversorgungsgerät 1 wandelt die zugeführte Energie von einer beliebigen Span- nung, insbesondere einer Wechselspannung, in eine Gleichspannung um und gibt diese um- gewandelte Energie, insbesondere die Gleichspannung, über Ausgangsklemmen 7,8 an einen Verbraucher 9 ab, sodaß eine Energieversorgung des Verbrauchers 9, insbesondere eines ohmschen Verbrauchers 9, wie strichliert dargestellt, ebenso möglich ist, wie eine Ladung eines Akkumulators 3.

Weiters ist zu erwähnen, daß mit der elektronischen Schaltung, welche mit strichpunktierten Linien umrandet ist, mehrere Funktionen, insbesondere ein Verpolschutz, ein Überlastschutz und/oder eine Lasterkennung vom Energieversorgungsgerät 1, durchgeführt werden können.

Die einzelnen Funktionen werden anschließend noch näher beschrieben. Bei den nachstehend beschriebenen Figuren wird der Aufbau der elektronischen Schaltung auf ein Potential, insbe- sondere auf das negative Potential, bezogen, wobei jedoch auch eine Anwendung für ein an- deres Potential, insbesondere das positive Potential, möglich ist.

Gemäß Fig. 1 ist zwischen zumindest einer Ausgangsklemme 7 oder 8, insbesondere der Ausgangsklemme 8 für das negative Potential, und einem insbesondere negativen Potential des Energieversorgungsgerätes 1 für den Verbraucher 9 ein Schaltelement 10 angeordnet, wobei bei Anliegen einer bestimmten Polarität, insbesondere der negativen Polarität, an dieser Ausgangsklemme 8 das Schaltelement 10 durchgeschaltet ist und bei entgegengesetzter (fal-

scher) Polarität, also bei positiver Polarität dieses abgeschaltet ist, wobei die Schaltfunktion von der elektronischen Schaltung udid/oder einer Steuervorrichtung 11 des Energieversor- gungsgerätes 1 selbständig durchgeführt wird, wie dies nachstehend noch beschrieben wird.

Die Ausgangsklemmen 7,8 sind durch das Energieversorgungsgerät 1 von den Eingangs- klemmen 4,5 des Energieversorgungsgerätes 1, insbesondere von der Energiequelle 6, ge- trennt, sodaß die einzelnen möglichen Funktionen, insbesondere der Verpolschutz, der Über- lastschutz und/oder die Lasterkennung, auf den Ausgangsbereich bezogen sind.

Mit der Ausgangsklemme 8 für das bevorzugt negative Potential ist ein Anschluß 12, insbe- sondere ein Drain-Anschluß, des Schaltelementes 10, insbesondere eines MOS-Feldeffekt- transistors, verbunden. Ein weiterer Anschluß 13, insbesondere ein Source-Anschluß, des Schaltelementes 10 ist mit dem negativen Potential verbunden. Die Durchschaltstrecke, insbe- sondere die Drain-Source Strecke, des Schaltelementes 10 ist also zwischen der Ausgangs- klemme 8 und dem insbesondere negativen Potential des Energieversorgungsgerätes 1 ge- schaltet, wobei bei Anliegen einer bestimmten Polarität an der Ausgangsklemme 8 die Durch- schaltstrecke durchgeschaltet ist, wogegen bei entgegengesetzter (falscher) Polarität an der Ausgangsklemme 8 die Durchschaltstrecke abgeschaltet ist.

Ein Steueranschluß 14, insbesondere ein Gate-Anschluß, des Schaltelementes 10 ist über be- vorzugt einen Widerstand 15 mit einer Spannung, insbesondere einer positiven Versorgungs- spannung 16, wie schematisch dargestellt, verbunden. Dabei ist es möglich, daß diese Verbin- dung derart ausgebildet werden kann, daß der Steueranschluß 14 beispielsweise mit einer Ausgangsspannung des Energieversorgungsgerätes 1, insbesondere der Ausgangsklemme 7, oder einer Spannung einer unabhängigen Energiequelle verbunden wird. Wesentlich ist hier- bei, daß der Steueranschluß 14 mit einer dauerhaften Spannung, die über kein Schaltelement unterbrochen wird, beaufschlagt bzw. versorgt wird, d. h., daß der Steueranschluß 14 des Schaltelementes 10 kontinuierlich mit einer bevorzugt positiven Spannung versorgt wird. Da- durch wird erreicht, daß durch Anliegen dieser Spannung am Steueranschluß 14 das Schalt- element 10 selbständig aktiviert wird, d. h., daß bei Anliegen bzw. bei Aktivierung dieser Spannung, insbesondere der Versorgungsspannung 16, das Schaltelement 10 aktiviert wird, ohne daß dabei ein Verbraucher 9 an den Ausgangsklemmen 7,8 angeschlossen sein muß.

Weiters ist der Steueranschluß 14, insbesondere der Gate-Anschluß, des Schaltelementes 10 mit einem Anschluß 17, insbesondere einem Kollektor-Anschluß, eines weiteren Schaltele- mentes 18, insbesondere eines Transistors, verbunden. Ein weiter Anschluß 19, insbesondere

ein Emitter-Anschluß, des zweiten Schaltelementes 18 ist mit dem negativen Potential ver- bunden. Die Durchschaltstrecke, insbesondere die Kollektor-Emitter Strecke, des weiteren Schaltelementes 18 ist also zwischen dem Steueranschluß 14, insbesondere dem Gate-An- schluß, des ersten Schaltelementes 10 und dem bevorzugt negativen Potential angeordnet.

Der Anschluß 12, insbesondere der Drain-Anschluß, des ersten Schaltelementes 10 ist mit der Ausgangsklemme 8 und bevorzugt über einen Widerstand 20 mit einem Steueranschluß 21, insbesondere einem Basis-Anschluß, des zweiten Schaltelementes 18 verbunden, sodaß eine entsprechende Spannung zum Aktivieren des weiteren Schaltelementes 18 von der Ausgangs- klemme 8 an den Steueranschluß 21 des weiteren Schaltelementes 18 indiziert werden kann.

Der Steueranschluß 21, insbesondere der Basis-Anschluß, ist weiters mit der Steuervorrich- tung 11 des Energieversorgungsgerätes 1, insbesondere mit einem Ausgang, verbunden, wo- bei die Steuervorrichtung 11 schematisch durch einen Block dargestellt ist und bevorzugt durch eine Mikroprozessorsteuerung gebildet wird. Der Steueranschluß 14, insbesondere der Gate-Anschluß, des ersten Schaltelementes 10 oder der Anschluß 17, insbesondere der Kol- lektor-Anschluß, des zweiten Schaltelementes 18 ist ebenfalls mit der Steuervorrichtung 11, insbesondere mit einem Eingang der Steuervorrichtung 11, verbunden.

Wesentlich ist bei der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung, daß das erste Schaltele- ment 10 bei der Inbetriebnahme des Energieversorgungsgerätes 1 auch ohne angeschlossenen Verbraucher 9, insbesondere dem Akkumulator 3, aktiviert wird. Dies ist insofern möglich, da der Steueranschluß 14 des ersten Schaltelementes 10 mit einer dauerhaften Spannung beauf- schlagt wird, sodaß nach Aufbau dieser Spannung eine selbständige Aktivierung des ersten Schaltelementes 10 zustande kommt.

Aufgrund des Aufbaus wird auch erreicht, daß das Schaltelement 10 bei Anschluß des Ver- brauchers 9, insbesondere des Akkumulators 3, mit bestimmter Polarität an den Ausgangs- klemmen 7,8 auch ohne angeschlossener Energiequelle 6 an den Eingangsklemmen 4,5 oder der angelegten Spannung an dem Gate-Anschluß aktiviert ist, wenn der Steueranschluß 14 des ersten Schaltelementes 10 anstelle der Versorgungsspannung 16 mit der Ausgangsspannung, insbesondere mit der weiteren Ausgangsklemme 7, verbunden ist, da dadurch eine entspre- chende Akkumulatorspannung an den Steueranschluß 14 des ersten Schaltelementes 10 an- gelegt wird. Somit wirkt die elektronische Schaltung, insbesondere der Verpolschutz, auch ohne einer Energiequelle 6 an den Eingangsklemmen 4,5, wodurch eine Zerstörung der Bau- elemente durch einen falsch angeschlossenen Akkumulator 3 an den Ausgangsklemmen 7,8

bei nicht in Betrieb genommenem Energieversorgungsgerät 1 verhindert wird.

Nachstehend wird das Funktionsprinzip bzw. das Verfahren zum Steuern der elektronischen Schaltung für das Energieversorgungsgerät 1, insbesondere für das Ladegerät 2 für Akkumu- latoren 3, beschrieben. Wie zuvor bereits erwähnt, wird das Energieversorgungsgerät 1 über Eingangsklemmen 4,5 mit der Energiequelle 6 verbunden, wobei das Energieversorgungsge- rät 1 die gelieferte Energie von einer beliebigen Spannung, insbesondere einer Wechselspan- nung, in eine Gleichspannung umwandelt und diese umgewandelte Energie über Ausgangs- klemmen 7,8, die von den Eingangsklemmen 4,5 durch Bauelemente, wie beispielsweise Dioden oder einen Transformator usw., getrennt sind, an den Verbraucher 9, insbesondere den Akkumulator 3, abgibt. Bei der Aktivierung des Energieversorgungsgerätes 1, also beim An- schluß an die Energiequelle 6 bzw. durch Einschalten des Energieversorgungsgerätes 1, wird das Schaltelement 10 zwischen der Ausgangsklemme 8 und dem bevorzugt negativen Potenti- al einer Spannung, insbesondere der Versorgungsspannung 16 oder einer Ausgangsspannung des Energieversorgungsgerätes 1 oder durch eine unabhängige Spannung, aktiviert, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen dieser Ausgangsklemme 8 und dem bevorzugt negati- ven Potential hergestellt wird. Durch diesen Verbindungsaufbau der Ausgangsklemme 8 mit einem Potential, insbesondere dem negativen Potential, können nunmehr die bereits zuvor erwähnten Funktionen, insbesondere der Verpolschutz, der Überlastschutz und/oder die Last- erkennung durchgeführt werden, da über die beiden Ausgangsklemmen 7,8 ein Stromkreis vom Energieversorgungsgerät 1 aufgebaut werden kann.

Der Verpolschutz wird derartig durchgeführt, daß beim Anlegen einer Fremdspannungsquelle an die Ausgangsklemmen 7,8 mit bestimmter, insbesondere negativer Polarität an der Aus- gangsklemme 8, wie beispielsweise durch Anschluß des Akkumulators 3, das Schaltelement 10 durchgeschaltet bleibt, wogegen beim Anlegen der Fremdspannungsquelle, insbesondere des Akkumulators 3, mit entgegengesetzter, insbesondere positiver Polarität an der Aus- gangsklemme 8 das Schaltelement 10 abgeschaltet bzw. deaktiviert wird. Dies erfolgt der- artig, daß bei entgegengesetzter (falscher) Polarität an den Ausgangsklemmen 7 und 8 das weitere, insbesondere zweite Schaltelement 18 aktiviert wird, wodurch die an dem Steueran- schluß 14 des ersten Schaltelementes 10 anliegende bzw. zugeführte Spannung, insbesondere die Versorgungsspannung 16, gegen das negative Potential gezogen wird und somit das erste Schaltelement 10 gesperrt bzw. deaktiviert wird, d. h., daß aufgrund der entgegengesetzten (falschen) Polarität, in diesem Fall die positive Polarität, an der Ausgangsklemme 8 die zuge- führte Spannung über die Leitungsverbindung zwischen der Ausgangsklemme 8 und dem

Steueranschluß 21 des weiteren Schaltelementes 18 diesem zugeführt wird, sodaß das weitere Schaltelement 18 aktiviert bzw. durchgeschaltet wird, wodurch das erste Schaltelement 10 durch die aufgebaute Verbindung zwischen dem Steueranschluß 14 und dem negativen Po- tential deaktiviert wird.

Das erste Schaltelement 10 bleibt so lange deaktiviert, bis das Anliegen der entgegengesetzten (falschen) Polarität der Fremdspannung des Akkumulators 3 an den Ausgangsklemmen 7,8 unterbrochen wird, sodaß damit ebenfalls die Spannungsversorgung an dem Steueranschluß 21 des weiteren Schaltelementes 18 unterbrochen wird, wodurch das weitere Schaltelement 18 wieder sperrt bzw. deaktiviert wird und sich die zugeführte Spannung, insbesondere die Versorgungsspannung 16, am Steueranschluß 14 des ersten Schaltelementes 10 wieder auf- bauen kann, sodaß ein selbständiges Aktivieren des ersten Schaltelementes 10 durchgeführt wird.

Grundsätzlich ist zu erwähnen, daß an den Ausgangsklemmen 7,8 nicht nur Akkumulatoren 3 angeschlossen werden können. Selbstverständlich ist es möglich, daß beispielsweise ein ohm- scher Widerstand oder andere Schaltungsaufbauten angeschlossen werden, die vom Energie- versorgungsgerät 1 mit Energie versorgt werden sollen. Wird jedoch kein Akkumulator 3 bzw. keine Fremdspannungsquelle angeschlossen, so kann kein Verpolschutz durchgeführt werden, wodurch von der elektronischen Schaltung nur mehr die Funktionen Überlastschutz und/oder Lasterkennung durchgeführt werden.

Der Überlastschutz bewirkt, daß ein zu hoher Stromfluß über das erste Schaltelement 10, was zur Zerstörung des Schaltelementes 10 führen kann, verhindert wird. Bei einem Akkumulator 3 kann ein derartig hoher Stromfluß dann auftreten, wenn dieser vollständig bzw. fast voll- ständig entleert ist.

Für den Überlastschutz, also bei Verbinden eines leeren bzw. fast leeren Akkumulators 3 oder eines anderen Verbrauchers 9 mit hoher Stromaufnahme mit den Ausgangsklemmen 7,8, wird das erste Schaltelement 10 auch bei bestimmter (richtiger) Polarität des Verbrauchers 9 bzw. des Akkumulators 3 durch das zweite Schaltelement 18 deaktiviert. Dies erfolgt derartig, daß aufgrund eines zu hohen Stromflusses eine entsprechende Spannung über den Widerstand 20 an den Steueranschluß 21 des weiteren Schaltelementes 18 indiziert wird, sodaß bei Über- schreiten eines definierten Pegels das weitere Schaltelement 18 aktiviert wird, wodurch, wie zuvor für den Verpolschutz beschrieben, das erste Schaltelement 10 deaktiviert wird. Die De-

finition des zugelassenen Stromflusses über das erste Schaltelement 10 kann aufgrund der Dimensionierung des Widerstandes 20 in der Leitungsverbindung zum Steueranschluß 21 des zweiten Schaltelements 18 und durch Dimensionierung des Schaltelementes 10 erfolgen.

Bei der Funktion für den Überlastschutz bei Verwendung eines Akkumulators 3 als Verbrau- cher 9 wird das erste Schaltelement 10 periodisch ein-und ausgeschaltet, bis der sich einstel- lende Stromfluß über das erste Schaltelement 10 unter einen definierten Wert absinkt und somit die Spannungsindizierung auf den Steueranschluß 21 des weiteren Schaltelementes 18 ebenfalls unter einen vordefinierten Wert absinkt, sodaß eine Aktivierung des weiteren Schaltelementes 18 verhindert wird. Das periodische Ein-und Ausschalten des ersten Schalt- elementes 10 wird deshalb durchgeführt, da bei jeder Aktivierung des ersten Schaltelementes 10 der angeschlossene leere bzw. fast leere Akkumulator 3 kurzzeitig geladen wird, sodaß sich mit der Zeit die Stromhöhe verringert und somit eine dauerhafte Ladung durchgeführt werden kann.

Damit jedoch ein periodisches Ein-und Ausschalten durchgeführt werden kann, muß die Steuervorrichtung 11 entsprechend eingreifen, d. h., daß von der Steuervorrichtung 11 bewußt das zweite Schaltelement 18 deaktiviert wird, sodaß das erste Schaltelement 10 wiederum aktiviert wird. Dazu ist es jedoch erforderlich, daß die Steuervorrichtung 11 den Zustand des ersten und zweiten Schaltelementes 10 und 18 erkennt. Dies wird derartig erreicht, daß ein Steuereingang 22 der Schaltvorrichtung 11 bevorzugt über einen Widerstand 23 mit dem Steueranschluß 14 des ersten Schaltelementes 10 bzw. mit dem Kollektor-Anschluß des zweiten Schaltelementes 18 gekoppelt wird, wodurch bei Aktivierung des zweiten Schaltele- mentes 18 die an dem Steueranschluß 14 des ersten Schaltelementes 10 anliegende Spannung, insbesondere die Versorgungsspannung 16, gegen das bevorzugt negative Potential gezogen wird und somit am Steuereingang 22 der Steuervorrichtung 11 ein High-oder Low-Signal entsteht bzw. erzeugt werden kann. Dadurch kann die Steuervorrichtung 11 für alle Funktio- nen, also auch für den Verpolschutz und/oder der Lasterkennung, den Zustand der Schaltele- mente 10 und 18 erkennen. Durch einen derartigen Aufbau der elektronischen Schaltung kann die Erkennung der beiden Schaltzustände der Schaltelemente 10 und 18 mit nur einem Signal, insbesondere mit einem High-oder Low-Signal, erfolgen, da die beiden Schaltelemente 10 und 18 immer gegengleich geschaltete werden, d. h., daß bei aktiviertem zweiten Schaltele- ment 18 das erste Schaltelement 10 deaktiviert ist oder umgekehrt.

Damit die Steuervorrichtung 11 das zweite Schaltelement 18 ansteuern kann, ist die Steuer-

vorrichtung 11 mit einem Steuerausgang 24 bevorzugt über einen Widerstand 25 mit dem Steueranschluß 21 des zweiten Schaltelementes 18 verbunden. Über diese Verbindung kann die Steuervorrichtung 11 steuernd in die elektronische Schaltung eingreifen, wobei von ihr das zweite Schaltelement 18 durch Beaufschlagen des Steueranschlusses 21 mit einem Signal gesteuert wird. Dies kann beispielsweise derartig erfolgen, daß bei deaktiviertem ersten Schaltelement 10 nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitdauer von der Steuervorrichtung 11 des Energieversorgungsgerätes 1 das zweite aktivierte Schaltelement 18 durch Aussendung eines negativen Signals deaktiviert wird, wodurch über die zugeführte Spannung an dem Steueranschluß 14 des ersten Schaltelementes 10 das erste Schaltelement 10 wieder automa- tisch aktiviert wird. Dieser Schaltvorgang kann von der Steuervorrichtung 11 beliebig oft wiederholt werden, sodaß ein periodisches Ein-und Ausschalten des ersten Schaltelementes 10 realisiert werden kann. Selbstverständlich ist es möglich, daß nach vordefinierten Schalt- vorgängen von der Steuervorrichtung 11 kein weiterer Schaltvorgang eingeleitet wird und ein Störsignal ausgegeben wird.

Um eine Lasterkennung durchführen zu können, wird von der Steuervorrichtung 11 selbstän- dig eine Steuerung der Schaltelemente 10 und 18, insbesondere des zweiten Schaltelementes 18, vorgenommen. Dabei wird für die Lasterkennung zuerst von der Steuervorrichtung 11 das erste Schaltelement 10 durch Aktivieren des zweiten Schaltelementes 18 deaktiviert, worauf nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitdauer die Ansteuerung des zweiten Schaltelementes 18 aufgehoben wird, wobei bei angeschlossenem Verbraucher 9 eine Spannung auf den Steuer- anschluß 21 des zweiten Schaltelementes 18 indiziert wird, wodurch das erste Schaltelement 10 aufgrund der Selbsthaltefunktion durch die Indizierung der Spannung auf den Steueran- schluß 21 deaktiviert bleibt. Dies wird von der Steuervorrichtung 11 über den Steuereingang 22 erkannt, sodaß diese daraus schließen kann, daß ein Verbraucher 9 angeschlossen ist. Bei einem derartigen Vorgehen ist es möglich, daß als Verbraucher 9 beispielsweise ein ohmscher Widerstand oder andere Schaltgruppen bzw. Geräte angeschlossen sind.

Damit von der Steuervorrichtung 11 ein Akkumulator 3 an den Ausgangsklemmen 7,8 er- kannt werden kann, wird zu dem zuvor beschriebenen Vorgehen noch ein weiterer Steuervor- gang notwendig. Dies ist deshalb notwendig, da bei Anschluß eines Akkumulators 3 mit der gleichen Spannungshöhe, wie der Ausgangsspannung des Energieversorgungsgerätes 1, keine Spannungsinduzierung über den Widerstand 20 auf den Steueranschluß 21 des weiteren Schaltelementes 18 und somit keine Selbsthaltefunktion zustande kommt.

Für eine derartige Lasterkennung, insbesondere der Erkennung eines Akkumulators 3, wird von der Steuervorrichtung 11 während dem Deaktivieren des ersten Schaltelementes 10 die Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 7,8 von dem Energieversorgungsgerät 1 um einen Betrag, insbesondere zwischen 1V bis 5V, erhöht, worauf von der Steuervorrichtung 11 die Ansteuerung des zweiten Schaltelementes 18 aufgehoben wird, wodurch nunmehr bei angeschlossenem Akkumulator 3 aufgrund des Spannungsunterschiedes zwischen der Akku- mulatorspannung und der Ausgangsspannung des Energieversorgungsgerätes 1 eine Span- nungsindizierung an dem Steueranschluß 21 des zweiten Schaltelementes 18 erreicht wird bzw. entsteht und somit das zweite Schaltelement 18 aufgrund der Selbsthaltefunktion, wie zuvor beschrieben, aktiviert bleibt, sodaß dies von der Steuervorrichtung 11 wiederum über den Steuereingang 22 erkannt wird.

Zu den zuvor beschriebenen Funktionsprinzipen kann gesagt werden, daß der Verpolschutz unabhängig von Einflüssen durch die Steuervorrichtung 11 durchgeführt wird, wogegen für den Überlastschutz und/oder der Lasterkennung von der Steuervorrichtung 11 entsprechende Steuereingriffe vorgenommen werden, wobei diese Funktionen jeweils nach der Inbetrieb- nahme des Energieversorgungsgerätes 1 und/oder nach Ablauf einer beliebigen Zeitdauer während eines Betriebes durchgeführt bzw. wiederholt werden.

In Fig. 2 ist ein weiterer Aufbau der elektronischen Schaltung dargestellt, wobei die Funkti- onsprinzipien bzw. Steuervorgänge entsprechend der Beschreibung in Fig. 1 durchgeführt werden.

Der Unterschied zum Aufbau gemäß Fig. 1 liegt darin, daß nunmehr der Steueranschluß 14 des ersten Schaltelementes 10 direkt mit einem Steuerausgang 26 der Steuervorrichtung 11 verbunden wird, wobei die Leitungsverbindung, gemäß Fig. 1, zum weiteren Schaltelement 18 und somit zur Versorgungsspannung 16 bzw. zur Ausgangsspannung des Energieversor- gungsgerätes 1 unterbrochen wurde.

Damit die Funktion, insbesondere der Verpolschutz, der Überlastschutz und/oder die Laster- kennung, vom Energieversorgungsgerät 1 durchgeführt werden können, muß nunmehr die Steuerung des Schaltelementes 10 von der Steuervorrichtung 11 aus erfolgen, d. h., daß, ent- sprechend dem Funktionsablauf, wie er in Fig. 1 beschrieben ist, die Steuervorrichtung 11 das Schaltelement 10 bei aktiviertem Schaltelement 18 deaktiviert oder umgekehrt. Eine derartige Steuerung über die Steuervorrichtung 11 ist insofern möglich, da die Steuervorrichtung 11

über den Steuereingang 22 den Zustand des zweiten Schaltelementes 18 erkennen kann und somit von der Steuervorrichtung 11 eine gegengleiche Ansteuerung des ersten Schaltelemen- tes 10 vornehmen kann.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, daß zum besseren Verständnis des Energieversorgungsgerätes 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/ oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be- schreibung entnommen werden.

Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2 gezeigten Ausführungen und Maßnahmen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüg- lichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

Bezugszeichenaufstellung 1 Energieversorgungsgerät 2 Ladegerät 3 Akkumulator 4 Eingangsklemme 5Eingangsklemme 6 Energiequelle 7Ausgangsklemme 8 Ausgangsklemme 9 Verbraucher 10 Schaltelement 11 Steuervorrichtung 12 Anschluß 13 Anschluß 14 Steueranschluß 15 Widerstand 16 Versorgungsspannung 17 Anschluß 18 Schaltelement 19 Anschluß 20 Widerstand 21 Steueranschluß 22 Steuereingang 23 Widerstand 24 Steuerausgang 25 Widerstand 26 Steuerausgang