DE1101583B

DE1101583B - Method for charging and lossless discharging of at least two electrical accumulators

Info

Publication number: DE1101583B
Application number: DEA30809A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ludwig Herrmann
Original assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Current assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Priority date: 1958-11-25
Filing date: 1958-11-25
Publication date: 1961-03-09

Description

Verfahren zum Laden und verlustlosen Entladen von mindestens zwei elektrischen Akkumulatoren Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Laden und verlustlosen Entladen von mindestens zwei elektrischen Akkumulatoren, insbesondere zum Formieren und Inbetriebnehmen von Akkumulatoren.Method for charging and lossless discharging of at least two electrical accumulators The present invention relates to a method for charging and lossless discharging of at least two electrical accumulators, especially for the formation and commissioning of accumulators.

Anlagen zum Aufladen von elektrischen Akkumulatoren werden meistens aus Drehstrom- bzw. Wechselstromnetzen gespeist. Die Umformung des Stromes erfolgt vorwiegend durch Gleichrichter. Es ist üblich, die Ladestationen mit Gleichrichtern auszurüsten, welche eine konstante Spannung abgeben. Der Ladestrom wird dabei durch Vorschaltung von Widerständen auf die gewünschte Höhe reguliert. Für bestimmte Zwecke erhalten die Gleichrichter durch Einbau von Drosselspulen eine fallende Ladestromcharakteristik. Es sind auch Spezialgleichrichter entwickelt worden, welche bis zu einer gewissen Spannungshöhe mit konstantem Strom und darüber hinaus mit stark absinkender Ladestromstärke bei konstanter Spannung arbeiten (Zweistufenlader).Systems for charging electrical accumulators are mostly used fed from three-phase or alternating current networks. The conversion of the current takes place mainly through rectifiers. It is common to use the charging stations with rectifiers to equip, which give a constant voltage. The charging current is thereby through Upstream connection of resistors regulated to the desired height. For specific purposes the rectifiers receive a decreasing charging current characteristic by installing inductors. Special rectifiers have also been developed, which up to a certain point Voltage level with constant current and, moreover, with sharply decreasing charging current strength work at constant voltage (two-stage charger).

In neuerer Zeit ist man nunmehr dazu übergegangen, an Stelle von Gleichrichtern, die mit konstanter Spannung Batterien aufladen,- Konstantstromgleichrichter zu verwenden. Diese haben gegenüber den erstgenannten den Vorteil, daß sie die zu ladenden Batterien davor bewahren, daß sie durch zu hohe Ströme vorzeitig unbrauchbar werden oder daß die Ladezeiten durch das Absinken des Stromes während der Ladung zu lang sind.In more recent times, instead of rectifiers, one has now switched to charge batteries with constant voltage, - use constant current rectifiers. These have the advantage over the former that they control the batteries to be charged prevent them from becoming prematurely unusable due to excessively high currents or that the charging times are too long due to the drop in current during charging.

Insbesondere bei Inbetriebsetzung von Akkumulatoren ist es üblich, diese mehrere Male und wieder zu entladen. In diesen Fällen wird bisher so verfahren, daß nach erfolgter Ladung die Batterien. über Widerstände entladen werden, wodurch die gespeicherte Energie praktisch vollständig verlorengeht. Wenn die Batterien einer Kapazitätsprobe unterworfen. werden sollen, wird ebenfalls nach erfolgter Ladung eine Entladung vorgenommen. Auch in diesen Fällen werden die zu prüfenden Batterien über Widerstände entladen, wodurch die aufgenommene Energie nicht nutzbar ausgewertet wird.Particularly when starting up accumulators, it is common to to discharge this several times and again. In these cases, the procedure so far has been that after charging the batteries. be discharged through resistors, whereby the stored energy is practically completely lost. When the batteries subjected to a capacity test. should also be done after Charge carried out a discharge. In these cases, too, are those to be examined Batteries discharged through resistors, which means that the absorbed energy cannot be used is evaluated.

Weiterhin wurde eine Einrichtung zur Ladung einer Batterie aus einem Netz konstanter Spannung beschrieben, wobei eine Hilfsbatterie bei Ladungsbeginn zu- und gegen Ende der Ladung gegengeschaltet wird. Eine derartige Einrichtung hat jedoch keinen praktischen Wert, da sie sehr unwirtschaftlich ist. Betrachtet man. nämlich den Ladespannungsverlauf einer Batterie, so stellt sich heraus, daß bis zum Erreichen der Gasungsspannung etwa 90% und bis zum Ladeschluß nur noch weitere 10°/o der gesamten Ladestrommenge aufgewendet werden müssen. Daraus geht hervor, daß die Hilfsbatterie am Schluß der Ladung der Hauptbatterie nur wenig entladen wird, obwohl sie zu Beginn des Ladeprozesses etwa neunmal so viel Ladung empfängt. Diese Überladung führt zweifellos zu einer sehr frühzeitigen Zerstörung der Platten der Hilfsbatterie.Furthermore, a device for charging a battery from a Constant voltage network described, with an auxiliary battery at the start of charging is switched on and off towards the end of the charge. Has such a facility however, it is of no practical value because it is very uneconomical. If you look at. namely the charge voltage curve of a battery, it turns out that up to to reach the gassing voltage about 90% and only more until the end of loading 10% of the total amount of charging current must be used. From this it follows that the auxiliary battery is only slightly discharged at the end of the charge of the main battery although it receives about nine times as much charge at the beginning of the charging process. This overloading undoubtedly leads to a very early destruction of the plates the auxiliary battery.

Ein Vorschlag, zur Ladung von Batterien wechselnder Zellenzahl eine Einrichtung zu schaffen, die eine gemeinsame Anschlußstelle aufweist, wobei eine Hilfsspannung entweder zu- oder gegengeschaltet wird, ist gleichfalls nicht wirtschaftlich. Es ist nämlich in diesem Fall nötig, eine Zusatzgleichstrommaschine zu verwenden, die mit einer zweiten an das Netz angeschlossenen Gleichstrommaschine gekoppelt ist. Auch dieses Verfahren läßt sich nämlich nur unter Inkaufnahme größerer Energieverluste für das Entladen von Batterien, wie es beim Formieren nötig ist, anwenden.A suggestion to charge batteries with a changing number of cells To create device having a common connection point, one Auxiliary voltage is either connected or counter-connected, is also not economical. In this case it is necessary to use an additional DC machine, coupled to a second DC machine connected to the grid is. This method, too, can only be done with the acceptance of greater energy losses for discharging batteries, as it is necessary for forming.

Die Energieverluste, die beim Formieren, der Inbetriebsetzung und bei Kapazitätsprüfungen von Batterien auftreten, sind insbesondere bei größeren Ladestationen von. beträchtlicher Höhe.The energy losses that occur during formation, commissioning and occur during capacity tests of batteries, especially with larger ones Charging stations from. considerable height.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, beim Formieren, der Inbetriebsetzung und bei auf Kapazität zu prüfenden Batterien diese Energieverluste zu vermeiden.The object of the present invention was during the formation, the start-up and to avoid these energy losses in the case of batteries to be checked for capacity.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein oder mehrere zu entladende Akkumulatoren in Reihe mit einer Gleichstromquelle, deren Spannung regelbar ist, gegen einen oder mehrere aufzuladende Akkumulatoren geschaltet werden. Als regelbare Gleichstromquelle sind regelbare Konstantstromgleichrichter einzusetzen, wie sie heute in vielen modernen Reparaturstationen üblich sind.This object was achieved according to the invention in that one or more Accumulators to be discharged in series with a direct current source, their voltage can be regulated, can be switched against one or more accumulators to be charged. As a controllable direct current source, controllable constant current rectifiers are to be used, as they are common today in many modern repair stations.

Gemäß der Erfindung kann die Schaltung der-Akkumulatoren auf Ladung bzw. Entladung mittels einer automatisch gesteuerten Programmschaltung vorge,-nommen werden. Als Beispiel für eine automatische Programmschaltung wird die Inbetriebsetzung von Batterien mit Gitterplatten, wie sie häufig für Elektrofahrzeuge verwendet werden, beschrieben. Es ist üblich, die Inbetriebsetzung aus drei länger dauernden Ladestufen und zwei dazwischenliegenden Entladungen mit konstanter Stromstärke vorzunehmen. Da die Reparaturstellen für Batterien, bei denen die Inbetriebsetzung und die Prüfung von Batterien vorgenommen werden, über mehrere Gleichrichter verfügen, müssen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens etwa die Hälfte oder weniger als die Hälfte dieser Gleichrichter Konstantstromgeräte sein. Die Aufladung der Batterien erfolgt in der üblichen Weise. Beispiel Die Ladestation verfügt über mehrere Gleichrichter (mindestens zwei) ; mindestens die Hälfte davon sind Konstantstromgeräte. Ist die erste Batterie 1 fertiggestellt und mit Säure gefüllt, wird sie zur Aufladung an Gleichrichter 2 geschaltet. Hat dieser Gleichrichter normale Ausführung, muß die Stromstärke durch Handregulierung konstant gehalten werden. Ist der Gleichrichter 2 ein Konstantstromgleichrichter, wird keine Überwachung benötigt.According to the invention, the accumulators can be switched to charge or discharge by means of an automatically controlled program circuit. The commissioning of batteries with grid plates, as are often used for electric vehicles, is described as an example of an automatic program switching. It is customary to carry out the commissioning from three longer charging stages and two intermediate discharges with constant amperage. Since the repair centers for batteries, at which the start-up and testing of batteries are carried out, have several rectifiers, about half or less than half of these rectifiers must be constant-current devices in order to carry out the method according to the invention. The batteries are charged in the usual way. Example The charging station has several rectifiers (at least two); at least half of them are constant current devices. Once the first battery 1 has been completed and filled with acid, it is connected to the rectifier 2 for charging. If this rectifier has a normal design, the current strength must be kept constant by manual regulation. If the rectifier 2 is a constant current rectifier, no monitoring is required.

Ein Zeitschalter schaltet den Ladestrom über ein Schaltgerät 3 erst nach einer vorgeschriebenen Ruhepause nach dem Auffüllen ein und beendet die Ladung nach der eingestellten Ladezeit von z. B. 60 Stunden. In der Zwischenzeit ist die zweite Batterie 4 fertiggestellt und zur Aufladung an Gleichrichter 5, einen Konstantstromgleichrichter, über ein Schaltgerät 6 (Stellung rechts) geschaltet worden. Nachdem Schaltgerät 3 durch den Zeitschalter nach 60 Stunden Ladung ausgeschaltet worden ist, wird das Schaltgerät 6 z. B. durch einen Hilfskontakt 7 an. Schaltgerät 3 nach links geschaltet und die Batterie 1 in Serie mit Gleichrichter 5 auf die Batterie 4 entladen. Die Entladung von Batterie 1 wird durch ein Spannungsrelais kontrolliert, welches bei der Endspannung, z. B. 1,7 Volt/ Bleizelle, abfällt und dabei das Schaltgerät 6 nach rechts schaltet. Dadurch wird Schaltgerät 3 wieder eingeschaltet, und die zweite Ladestufe für Batterie 1 beginnt zu laufen. Sobald die eingestellte Ladezeit von z. B. 30 Stunden erreicht ist, wird durch den Zeitschalter über Schaltgerät 3 die Ladung und durch Hilfskontakt 7 Schaltgerät 6 nach links gelegt. Sobald Batterie 1 entladen ist, erfolgt - wie oben beschrieben - Zurückschaltung auf Gleichrichter 2, und die letzte Ladestufe, welche wieder durch den Zeitschalter begrenzt wird, läuft ab.A timer switches the charging current via a switching device 3 only after a prescribed rest period after filling and ends the charge after the set charging time of z. B. 60 hours. In the meantime, the second battery 4 has been completed and switched to the rectifier 5, a constant current rectifier, via a switching device 6 (right position) for charging. After switching device 3 has been switched off by the timer after 60 hours of charging, the switching device 6 is z. B. by an auxiliary contact 7. Switching device 3 is switched to the left and battery 1 is discharged in series with rectifier 5 to battery 4. The discharge of battery 1 is controlled by a voltage relay, which at the end voltage, z. B. 1.7 volts / lead cell, drops and the switching device 6 switches to the right. As a result, switching device 3 is switched on again and the second charging stage for battery 1 begins to run. As soon as the set charging time of z. B. 30 hours is reached, the time switch via switching device 3, the charge and auxiliary contact 7 switching device 6 is placed to the left. As soon as battery 1 is discharged, switching back to rectifier 2 takes place - as described above - and the last charging stage, which is again limited by the timer, expires.

Vor Beendigung der ersten oder zweiten Ladestufe einer Batterie ist jeweils zu prüfen, ob diejenige Batterie, welche die Entladeenergie aufnehmen soll, noch eine entsprechende Zeit auf Ladung stehen wird, was am Zeitschalter abgelesen werden kann. Trifft dies nicht zu, so ist durch einen Wahlschalter die Umschaltung auf eine andere, auf Ladung befindliche Batterie vorzubereiten.Before the first or second charge stage of a battery is completed to check in each case whether the battery that is supposed to absorb the discharge energy, There will still be a corresponding time on the charge, which can be read on the timer can be. If this is not the case, a selector switch is used to switch over prepare for another charged battery.

Wie aus dem vorstehenden Beispiel ersichtlich ist, wird die Energie, die bei Entladung von Akkumulatoren frei wird, gleichzeitig für die Ladung eines anderen Akkumulators benutzt. Auch werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weder besondere Hilfsbatterien noch sonstige Zusatzaggregate benötigt.As can be seen from the example above, the energy which is released when batteries are discharged, at the same time for charging one other accumulator used. Also when carrying out the invention Procedure, neither special auxiliary batteries nor other additional units are required.

Auf diese Weise werden sowohl beim Formieren und bei Inbetriebsetzungen von Batterien als auch z. B. bei Kapazitätsprüfungen Energieverluste vollkommen vermieden, so daß insbesondere größere Anlagen in der Lage sind, wesentlich wirtschaftlicher zu arbeiten.In this way, both during formation and during commissioning of batteries as well as z. B. in capacity tests, energy losses completely avoided, so that in particular larger systems are able to be much more economical to work.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for charging and lossless discharging of at least two electrical accumulators, in particular for forming and commissioning accumulators, characterized in that one or. several accumulators to be discharged in series with a direct current source, the voltage of which can be regulated; be switched against one or more accumulators to be charged.

2. The method according to claim 1, characterized in that a controllable direct current source is preferably one Constant current rectifier is used.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the switching of the accumulators to charge or discharge is preferably carried out by means of an automatically controlled program circuit. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 174 220, 499 065, 693514.