DE1117697B

DE1117697B - Device for the independent charging of accumulator batteries by means of a controlled converter in three charging periods

Info

Publication number: DE1117697B
Application number: DEB41771A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Korb
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1956-09-15
Filing date: 1956-09-15
Publication date: 1961-11-23

Description

Vorrichtung zur selbsttätigen Ladung von Akkumulatoren-Batterien mittels eines gesteuerten Stromrichters in drei Ladeperioden Die Ladung größerer Akkumulatorenbatterien wird üblicherweise in drei aufeinanderfolgenden Ladeperioden durchgeführt. Dabei wird in der ersten Ladeperiode der Ladestrom auf dem für den betreffenden Batterietyp festgelegten Anfangswert konstant gehalten. Die Spannung der Batterie steigt dabei langsam an. Hat sie einen bestimmten Wert - bei Bleibatterien gewöhnlich 2,4 Volt je Zelle - erreicht, so wird in der nun folgenden zweiten Ladeperiode diese Spannung konstant gehalten, wobei wegen der weiter ansteigenden Gegenspannung der Batterie der Ladestrom allmählich abnimmt. Die zweite Ladeperiode ist beendet, wenn der Ladestrom bis auf den sogenannten Nachladestrom, der z. B. ein Zehntel des Anfangsladestromes betragen soll, abgesunken ist. Von diesem Zeitpunkt an wird während der dritten Ladeperiode dieser Nachladestrom konstant gehalten, wobei die Ladespannung weiter ansteigt. Für die dritte Ladeperiode ist gewöhnlich eine bestimmte Zeit für jeden Batterietyp festgelegt.Device for the automatic charging of accumulator batteries by means of of a controlled converter in three charging periods The charging of larger accumulator batteries is usually carried out in three consecutive charging periods. Included During the first charging period, the charging current will be that for the relevant battery type set initial value kept constant. The voltage of the battery increases slowly on. Has it a certain value - usually 2.4 volts for lead-acid batteries per cell - is reached, this voltage is generated in the second charging period that follows kept constant, because of the increasing counter voltage of the battery the charging current gradually decreases. The second charging period ends when the charging current except for the so-called recharge current, which z. B. one tenth of the initial charge current should be, has dropped. From that point on it will be during the third Charging period this recharge current kept constant, whereby the charging voltage continues increases. The third charging period is usually a certain time for each Battery type set.

Es sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, mit denen eine Batterieladung in der beschriebenen Weise selbsttätig durchgeführt werden kann, jedoch sind die bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art nicht frei von Mängeln. Vor allem bereiten die Übergänge von einer Ladeperiode zur nächsten bzw. die Schalt- und Regelvorgänge dabei gewisse Schwierigkeiten.Various devices are known with which a battery charge can be carried out automatically in the manner described, but the previously known devices of this type are not free from defects. First of all, prepare the transitions from one charging period to the next or the switching and control processes with certain difficulties.

Schwankungen der Spannung der Ladestromquelle, die besonders dann vorkommen können, wenn als Ladestromquelle ein Gleichrichter dient, bei dem Spannungsschwankungen im speisenden Netz sich auch auf die Gleichstromseite auswirken, können zu Pendelerscheinungen insbesondere während der erwähnten Übergänge führen.Fluctuations in the voltage of the charging current source, especially then can occur if a rectifier is used as the charging current source, in which voltage fluctuations in the feeding network also affect the direct current side, can lead to pendulum phenomena especially during the mentioned transitions.

Da schon verhältnismäßig kleine Änderungen der Ladespannung große Änderungen des Ladestromes zur Folge haben, kann beispielsweise eine bereits erfolgte Umstellung der Vorrichtung auf die für die beginnende nächste Ladeperiode erforderliche Regelungsart durch eine Spannungsschwankung wieder rückgängig gemacht werden, oder der Übergang insbesondere von der ersten zur zweiten Ladeperiode kann infolge einer vorübergehenden Spannungserhöhung zu früh erfolgen u. dgl. m. Derartige Unregelmäßigkeiten können eine ordnungsgemäße Durchführung der Ladung stark beeinträchtigen.Since relatively small changes in the charging voltage are large Changes in the charging current can, for example, have already occurred Changeover of the device to the one required for the beginning of the next charging period Control mode can be reversed by a voltage fluctuation, or the transition in particular from the first to the second charging period can be due to a temporary increase in voltage take place too early and the like with such irregularities can seriously impair the proper execution of the load.

Bei einer bekannten Einrichtung zur selbständigen Ladung von Akkumulatorenbatterien in drei Ladeperioden ist bereits vorgesehen worden, der in der ersten Ladeperlode allein wirksamen Stromregelung eine Spannungsregelung überzuordnen, sobald die erste Ladeperiode nach Ansteigen der Batteriespannung auf einen vorbestimmten Wert beendet ist, und zwar in der Weise, daß die in der zweite Ladeperiode eingeregelte Spannung der Ladeeinrichtung mit sinkendem Ladestrom abnimmt. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Ladespannung dem mit sinkendem Ladestrom gleichfalls abnehmenden Spannungsabfall in der Batterie entspricht. Außerdem soll dadurch eine ständige Anpassung an den Alterungszustand der Batterie erreicht werden.In a known device for the independent charging of accumulator batteries in three charging periods has already been provided, the one in the first charging perlode Only effective current regulation should be given priority over voltage regulation as soon as the first Charging period ended after the battery voltage rises to a predetermined value is, in such a way that the regulated in the second charging period voltage the charging device decreases with decreasing charging current. This is to achieve that the charging voltage corresponds to the voltage drop, which also decreases with decreasing charging current in the battery. In addition, this should ensure constant adaptation to the Aging of the battery can be achieved.

Hierzu enthält die zugehörige Regeleinrichtung, die beispielsweise auf die Gittersteuerung eines der Ladung dienenden Gasentladungsgleichrichters einwirkt, Mittel, mit denen dieAbhängigkeit derLadespannung vom Ladestrom in der zweiten Ladeperiode eingestellt werden kann. Ferner kann bei der Regeleinrichtung vorgesehen sein, daß auch die Ladespannung, bei welcher der Übergang von der ersten zur zweiten Ladeperiode erfolgt, vom Ladestrom beeinflußt ist.For this purpose, the associated control device contains, for example acts on the grid control of a gas discharge rectifier serving the charge, Means with which the dependence of the charging voltage on the charging current in the second charging period can be adjusted. Furthermore, it can be provided in the control device that also the charging voltage at which the transition from the first to the second charging period occurs, is influenced by the charging current.

Bei einer anderen bekanntenAnordnung zur selbsttätigen Ladung von Akkumulatorenbatterien mittels eines gittergesteuerten Gasentladungsgleichrichters enthält die auf die Gittersteuerung einwirkende Regeleinrichtung ein während der gesamten Ladung über die drei Ladeperioden wirksames, vom Ladestrom abhängiges Relais, welches in seiner Stromempfindlichkeit während der zweiten Ladeperiode durch ein bei einem bestimmten Spannungswert der Batterie ansprechendes Spannungsrelais derart beeinflußt wird, daß es den Sollwert der Stromregelung stufenweise nach einer vorbestimmten Kennlinie herabsetzt. Der genannte bestimmte Spannungswert der Batterie entspricht derjenigen Batteriespannung, bei der die erste Ladeperiode beendet werden soll. Die Beeinflussung der Stromempfindlichkeit des vom Ladestrom abhängigen Relais kann beispielsweise durch einen Widerstand erfolgen, der stufenweise durch dieKontakte eines spannungsabhängig betätigten Fortschaltrelais überbrückt wird.In another known arrangement for the automatic charging of Accumulator batteries by means of a grid-controlled gas discharge rectifier contains the control device acting on the grid control a during the Relay that is effective for the entire charge over the three charging periods and is dependent on the charging current, which in its current sensitivity during the second charging period by one at a certain voltage value of the battery responding voltage relay like this is influenced that it the setpoint value of the current control step by step according to a predetermined Reduces the characteristic. The specified voltage value corresponds to the battery the battery voltage at which the first charging period is to be ended. The influencing the current sensitivity of the dependent on the charging current Relay can be done, for example, by a resistor that gradually increases the contacts of a voltage-dependent switched relay are bridged.

Bei einer anderen bekannten Regeleinrichtung ist für die Einwirkung auf die Gittersteuerung eines Gasentladungsgleichrichters eine Transduktoranordnung vorgesehen, die für die verschiedenen sich zeitlich ablösenden Regelaufgaben, im vorliegenden Falle also für die einzelnen Ladeperioden einer Batterieladung, verschiedene Steuerwicklungen besitzt, die in Verbindung mit diesen zugeordneten Widerständen und Hilfsventilen sich selbsttätig einsetzen und ablösen. Auch diese Anordnung kann so eingerichtet sein, daß während der zweiten Ladeperiode die Stellgröße der Spannungsregelung den Sollwert der Stromregelung vorgibt.Another known control device is for the action on the grid control of a gas discharge rectifier a transductor arrangement provided for the various regular tasks that alternate over time, in the the present case so for the individual charging periods of a battery charge, different Has control windings that are associated with these resistors and auxiliary valves insert and detach automatically. This arrangement can also be set up so that the manipulated variable of the voltage regulation during the second charging period specifies the setpoint of the current control.

Es ist weiterhin bekannt, die den vorgenannten Aufgaben dienenden Regeleinrichtungen mit elektronischen Bauelementen, d. h. beispielsweise mit Hochvakuumverstärkerröhren oder mit Transistoren auszurüsten.It is also known that the aforementioned tasks are used Control devices with electronic components, d. H. for example with high vacuum booster tubes or to equip with transistors.

Der Erfindung liegt die Regelaufgabe zugrunde, über alle drei Ladeperioden eine Regelung des Ladestromes durchzuführen, dessen Sollwert während der zweiten Ladeperiode spannungsabhängig beeinfiußt ist. Sie bedient sich dazu ausschließlich elektronischer Bauelemente, durch die eine völlig stetige Regelung herbeigeführt wird, wobei irgendwelche bewegliche Kontakte in der Vorrichtung völlig vermieden sind.The invention is based on the control task over all three charging periods to carry out a regulation of the charging current, its setpoint value during the second Charging period is voltage-dependent. She uses herself exclusively for this electronic components through which a completely continuous regulation is brought about is completely avoided, any moving contacts in the device are.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur selbsttätigen Ladung von Akkumulatorenbatterien mittels eines gesteuerten Stromrichters in drei Ladeperioden, bei der in der ersten Ladeperiode mit konstantem Strom, in der zweiten Ladeperiode mit allmählich bis auf den Nachladestrom abfallendem Strom und in der dritten Ladeperiode mit konstantem Nachladestrom geladen wird und bei welcher der in der ersten Ladeperiode allein wirksamen Stromregelung sich eine Spannungsregelung überordnet, sobald die erste Ladeperiode nach Ansteigen der Batteriespannung auf einen vorbestimmten Wert beendet ist, in der Weise, daß in der zweiten Ladeperiode durch die Stromregelung ein Stromwert eingeregelt wird, bei welchem die Batteriespannung nicht weiter ansteigt.The invention relates to a device for automatic Charging of accumulator batteries by means of a controlled converter in three Charging periods in which in the first charging period with constant current, in the second Charging period with the current gradually decreasing down to the recharge current and in the third charging period is charged with a constant recharge current and during which the In the first charging period only effective current regulation is a voltage regulation superior as soon as the first charging period after the battery voltage has risen a predetermined value is finished in such a way that in the second charging period the current control regulates a current value at which the battery voltage does not increase any further.

Die Erfindung sieht für die mittels der Steuergitter des Stromrichters bewirkten Stromregelung eine Hochvakuumröhren-Verstärkerstufe vor, deren Steuergitter beeMußt ist durch eine dem Istwert des Anodenstromes proportionale Spannung abzüglich einer Sollwertspannung, die einerseits durch eine feste Spannung entsprechend dem Sollwert des Ladestromes während der ersten Ladeperiode und andererseits durch den Spannungsabfall an einem Widerstand gebildet ist, in welchem über ein Ventil und einen Widerstand der Anodenstrom einer weiteren Hochvakuumröhren-Verstärkerstufe fließt, die teils durch eine der Batteriespannung proportionale Teilspannung, teils durch eine dieser Teilspannung entgegenwirkende, dem Ladestrom proportionale Zusatzspannung gesteuert ist, in der Weise, daß die daraus resultierende Aussteuerung des Stromrichters entsprechend der Sollwertvorgabe für den stetig abwärts geregelten Ladestrom während der zweiten Ladeperiode eine flach geneigte Kennlinie der Ladespannung ergibt, wobei die Wirksamkeit der zweiten Verstärkerstufe über ein Ventil einsetzt, sobald die Batteriespannung einen vorgegebenen Wert überschreitet.The invention provides for by means of the control grid of the converter caused current control a high vacuum tube amplifier stage, whose control grid This is influenced by a voltage proportional to the actual value of the anode current minus a setpoint voltage, on the one hand by a fixed voltage corresponding to the Setpoint of the charging current during the first charging period and on the other hand by the Voltage drop is formed across a resistor in which a valve and a resistance of the anode current of another high vacuum tube amplifier stage flows, which is partly due to a partial voltage proportional to the battery voltage, partly by an additional voltage that counteracts this partial voltage and is proportional to the charging current is controlled in such a way that the resulting modulation of the converter according to the setpoint specification for the steadily downwardly regulated charging current during of the second charging period results in a gently sloping characteristic curve of the charging voltage, wherein the effectiveness of the second amplifier stage begins via a valve as soon as the Battery voltage exceeds a specified value.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei als Ladestromquelle für die Batterie 1 ein gittergesteuerter Gleichrichter 2 mit Transformator 3 vorgesehen ist. Zur Steuerung des Gleichrichters dient eine Vorrichtung4, die in an sich bekannter Weise so eingerichtet ist, daß ein ihr zugeleiteter, aus einer Hilfsgleichstromquelle 5, 6 entnommener Gleichstrom den zeitlichen Einsatzpunkt der Steuerimpulse beeinflußt, und zwar so, daß eine Zunahme dieses Gleichstromes eine Erhöhung der Gleichspannung des Gleichrichters 2 bewirkt, und umgekehrt.In the figure, an embodiment of the invention is shown, wherein a grid-controlled rectifier is used as the charging current source for the battery 1 2 with transformer 3 is provided. A is used to control the rectifier Device4, which is set up in a manner known per se so that a Direct current taken from an auxiliary direct current source 5, 6 indicates the point in time the control pulses influenced, in such a way that an increase in this direct current causes an increase in the DC voltage of the rectifier 2, and vice versa.

Dieser Gleichstrom wird seinerseits durch eine Elektronenröhre 7 gesteuert.This direct current is in turn controlled by an electron tube 7.

In den Ladestromkreis ist ein Gleichstromwandler 8 mit einer Wechselspannungsquelle 9 eingeschaltet, in dessen Sekundärkreis mehrere Transformatoren mit Gleichrichterelementen 10,11 und 12 liegen, die je einen demBatterieladestrom proportionalenGleichstrom liefern.In the charging circuit is a DC converter 8 with an AC voltage source 9 switched on, in its secondary circuit several transformers with rectifier elements 10, 11 and 12, each having a direct current proportional to the battery charging current deliver.

Im Gitterkreis der Röhre 7 liegt ein einstellbarer Widerstand 13, der von einem dieser Gleichströme durchflossen ist, an dem also ein dem Ladestrom proportionaler Spannungsabfall entsteht. Der Gitterkreis der Röhre 7 enthält ferner einen Stabilisator 14 bekannter Art, der über einen Widerstand 17 an der Hilfsspannung 5, 6 liegt und dem Gitterkreis eine konstante Gleichspannung einprägt. Einweiterer noch in diesem Stromkreis liegender Widerstand 15, dessen Bedeutung später erörtert wird, führt während der ersten Ladeperiode praktisch keinen Strom und bleibt daher ohne Einfluß auf die Regelung.In the lattice circle of the tube 7 there is an adjustable resistor 13 through which one of these direct currents flows, thus producing a voltage drop proportional to the charging current. The grid circle of the tube 7 also contains a stabilizer 14 of a known type, which is connected to the auxiliary voltage 5, 6 via a resistor 17 and impresses a constant DC voltage on the grid circle. Another resistor 15, which is still in this circuit, the significance of which will be discussed later, carries practically no current during the first charging period and therefore has no influence on the regulation.

Die an dem Stabilisator 14 und am Widerstand 13 liegenden Spannungen sind einander entgegengerichtet. Die Differenz dieser als Soll- und Istwert dienenden Spannungen wird über den Gittervorwiderstand 16 dem Gitter der Röhre 7 zugeleitet. Die beschriebene Anordnung arbeitet somit als Stromregeleinrichtung. Sie hält während der ersten Ladeperiode den Ladestrom auf einem durch die Einstellung des Widerstandes 13 bestimmten Wert konstant.The voltages across the stabilizer 14 and the resistor 13 are opposed to each other. The difference between these serving as setpoint and actual value Voltage is fed to the grid of the tube 7 via the grid series resistor 16. The arrangement described thus works as a current control device. She holds during the first charging period the charging current on one by the setting of the resistor 13 constant value.

Die in der zweiten Ladeperiode erforderliche Regelung und der Übergang zu dieser kommt durch die im folgenden beschriebenen Teile der Vorrichtung zustande: An einem Widerstand 18 liegt im Gitterkreis einer weiteren Elektronenröhre 19 ein durch einen Widerstand 20 einstellbarer Teil der Ladespannung. Dieser Spannung entgegengerichtet ist die konstante Spannung an einem Stabilisator 21, der über einen Widerstand 22 aus einer zweiten, bei 23 und 24 anliegenden Gleichstromquelle gespeist ist. Die Differenz dieser beiden Spannungen wirkt über einen Widerstand 25 und über einen weiteren Widerstand 26, dessen Bedeutung noch später erörtert wird, auf das Gitter der Röhre 19 ein.The regulation required in the second charging period and the transition to this are brought about by the parts of the device described below: A part of the charging voltage that can be set by a resistor 20 is connected to a resistor 18 in the grid circle of a further electron tube 19. This voltage is countered by the constant voltage at a stabilizer 21, which is fed via a resistor 22 from a second direct current source present at 23 and 24. The difference between these two voltages acts on the grid of the tube 19 via a resistor 25 and a further resistor 26, the meaning of which will be discussed later.

Die Stellgröße der aus diesen Gliedern gebildeten Spannungsregeleinrichtung stellt sich als Strom- bzw. Spannungsabfall in dem im Anodenkreis der Röhre 19 liegenden Widerstand 28 dar.The manipulated variable of the voltage regulating device formed from these elements arises as a current or voltage drop in the one lying in the anode circuit of the tube 19 Resistance 28 represents.

Solange die Batteriespannung niedrig ist, ist das Gitter der Röhre 19 mehr oder weniger positiv. Die Röhre läßt daher einen verhältnismäßig großen Strom durch, der eine entsprechend hohe Spannung am Widerstand 28 zur Folge hat. Während der ersten Ladeperiode ist diese Spannung größer als die Spannung am Stabilisator 14. Wegen der Sperrwirkung eines in die Verbindung zu diesem Stabilisator bzw. zum Widerstand 15 eingeschalteten elektrischen Ventils 27 bleibt die Spannung am Widerstand 28 während der ersten Ladeperiode ohne Einfluß auf die Stromregelung bzw. auf die Röhre 7.As long as the battery voltage is low, the grid of the tube 19 is more or less positive. The tube therefore lets a relatively large current through, which results in a correspondingly high voltage across resistor 28. During the first charging period, this voltage is greater than the voltage on the stabilizer 14. Because of the barrier effect of a switched into the connection to this stabilizer or the resistor 15, the electric valve 27, the voltage remains or during the first charging period, no influence on the current control on resistor 28 . on the tube 7.

Steigt aber während der Ladung die Batteriespannung bis auf einen vorbestimmten Wert - beispielsweise auf 2,4 Volt je Zelle bei Bleiakkumulatoren -, d. h. ist die erste Ladeperiode beendet, so sinkt bei entsprechender Einstellung des Widerstandes 20 die Spannung am Widerstand 28 unter den Wert der Spannung am Stabilisator 14. In diesem Augenblick beginnt durch das Ventil 27 und damit auch durch den Widerstand 15 ein Strom zu fließen, der einen der Spannung des Stabilisators 14 entgegengerichteten Spannungsabfall im Widerstand 15 zur Folge hat. Dies bedeutet, daß der Sollwert der Stromregelung nunmehr nicht mehr durch die konstante Spannung am Stabilisator 14, sondern durch die Spannung am Widerstand 28, d. h. die Stellgröße der Spannungsregelung, bestimmt ist. Die Spannungsregelung gibt also der Stromregelung einen Sollwert vor, nach welchem die letztere einen Strom einregelt, bei dem die Batteriespannung auf einem ihrem Sollwert entsprechenden Betrag gehalten wird. Die Spannungsregelung hat sich damit der Stromregelung übergeordnet.If, however, the battery voltage rises to a predetermined value during charging - for example to 2.4 volts per cell in lead-acid batteries - that is, if the first charging period has ended, the voltage at resistor 28 drops below the value of the voltage when the resistor 20 is set accordingly at the stabilizer 14. At this moment, a current begins to flow through the valve 27 and thus also through the resistor 15, which results in a voltage drop in the resistor 15 that is opposite to the voltage of the stabilizer 14. This means that the nominal value of the current regulation is no longer determined by the constant voltage at the stabilizer 14, but by the voltage at the resistor 28, ie the manipulated variable of the voltage regulation. The voltage regulation therefore gives the current regulation a setpoint value, according to which the latter regulates a current at which the battery voltage is kept at an amount corresponding to its setpoint value. The voltage regulation has thus taken precedence over the current regulation.

Der Ladestrom nimmt mit fortschreitendem Ladezustand der Batterie allmählich bis zur Beendigung der zweiten Ladeperiode ab.The charging current increases as the battery's state of charge increases gradually until the end of the second charging period.

Häufig ist es nicht erwünscht, die Ladespannung während der zweiten Ladeperiode vollständig konstant zu halten. Insbesondere bei bereits gealterten Batterien sinkt nämlich häufig bei Ladung mit konstanter Spannung in der zweiten Periode der Strom nicht bis auf den vorgesehenen Nachladestrom ab. Der Übergang zur dritten Ladeperiode kommt dann nicht zustande.Often it is not desirable to have the charging voltage during the second To keep the charging period completely constant. Especially with those who have already aged In fact, batteries often decrease when charged with constant voltage in the second Period of the current does not decrease down to the intended recharge current. The transition the third charging period does not come about.

Verstärkt wird diese Erscheinung noch dann, wenn man wie üblich aus praktischen Gründen die Batteriespannung nicht unmittelbar an den Batterieklemmen mißt, sondern an der Ladeeinrichtung bzw. an den Klemmen des Ladegleichrichters. Man muß dann den Spannungsregler auf eine Spannung einstellen, die der gewünschten Spannung an der Batterie vermehrt um den Spannungsabfall in der Ladeleitung entspricht. Da dieser Spannungsabfall mit abnehmendem Strom ebenfalls kleiner wird, so muß bei konstanter Klemmenspannung einer Ladestromquelle die Batteriespannung im Verlauf der zweiten Ladeperiode etwas ansteigen, was den Übergang zur dritten Ladeperiode weiter erschwert.This phenomenon is intensified if you look out as usual For practical reasons, the battery voltage is not applied directly to the battery terminals measures, but on the charging device or on the terminals of the charging rectifier. You then have to set the voltage regulator to a voltage that is the one you want Voltage on the battery increased by the voltage drop in the charging line. Since this voltage drop also becomes smaller with decreasing current, must be at constant terminal voltage of a charging current source the battery voltage in the course the second charging period will increase slightly, which will mark the transition to the third charging period further complicated.

Es sind bereits Ladeeinrichtungen bekannt, bei denen die Spannungsregeleinrichtung während der zweiten Ladeperiode so beeinflußt wird, daß mit sinkendem Ladestrom die Ladespannung um so viel herabgesetzt wird, daß die Stromspannungskennlinie dem Alterungszustand der Batterie angepaßt undloder daß der Spannungsabfall in den Batteriezuleitungen kompensiert wird.There are already known charging devices in which the voltage regulating device during the second charging period is so influenced that with decreasing charging current the charging voltage is reduced by so much that the current-voltage characteristic dem Adapted to the aging condition of the battery and / or that the voltage drop in the battery leads is compensated.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann auch die neue Ladevorrichtung so ausgestaltet werden, daß sie in dieser Weise arbeitet. In der beschriebenen Anordnung kann dies z. B. mit Hilfe des schon erwähnten Widerstandes 26 geschehen, der aus der Vorrichtung 11 mit einem dem Ladestrom proportionalen Gleichstrom gespeist wird. Wie sich aus der Schaltung ergibt, ist für die Gitterspannung der Röhre 19 eine Abnahme des Ladestromes durch den Spannungsabfall an diesem Widerstand gleichbedeutend mit einer Zunahme der Batteriespannung und hat dementsprechend eine Verringerung der Spannung des Gleichrichters 2 zur Folge. Durch entsprechende Einstellung des Widerstandes 26 kann eine Stromspannungskennlinie der Regelung in der zweiten Periode erreicht werden, die der vorgenannten Bedingung genügt.According to a further embodiment of the invention, the new charging device be designed to operate in this way. In the described arrangement can this z. B. done with the help of the resistor 26 already mentioned, the the device 11 is fed with a direct current proportional to the charging current. As can be seen from the circuit, for the grid voltage of the tube 19 is a The decrease in the charging current due to the voltage drop across this resistor is synonymous with an increase in battery voltage and accordingly has a decrease the voltage of the rectifier 2 result. By setting the Resistor 26 can control a current-voltage characteristic in the second period can be achieved that satisfies the aforementioned condition.

Um Änderungen des Ladestromes bei Spannungsschwankungen in der Ladestromquelle möglichst klein zu halten, ist es zweckmäßig, die Stromregelung so zu gestalten, daß sie sehr schnell arbeitet.To change the charging current in the event of voltage fluctuations in the charging current source To keep it as small as possible, it is advisable to design the current control in such a way that that it works very quickly.

Da andererseits die Batteriespannung sich mit dem Ladezustand der Batterie nur langsam und in verhältnismäßig engen Grenzen ändert, so muß die Spannungsregelung zwar gegenüber Spannungsänderungen sehr empfindlich sein, sie braucht aber nicht schnell zu arbeiten. Zweckmäßig ist es, sie so träge zu gestalten, daß sie auf kurzzeitige Änderungen der Batteriespannung, die durch die erwähnten schnell ausgeregelten Stromschwankungen entstehen können, gar nicht anspricht. Dadurch kann eine eventuelle Neigung der gesamten Regeleinrichtung zum Pendeln vermieden werden, da der Spannungsabfall am Widerstand 28 im wesentlichen eine Führungsgröße für die Stromregelung darstellt, d. h. praktisch nur von dem jeweiligen Ladezustand der Batterie abhängt.On the other hand, since the battery voltage changes with the state of charge of the If the battery changes only slowly and within relatively narrow limits, the voltage regulation must be used be very sensitive to changes in voltage, but it does not need to to work quickly. It is useful to make them so sluggish that they are short-term Changes in the battery voltage caused by the aforementioned rapidly regulated current fluctuations can arise, does not respond at all. This can prevent the entire control device for commuting can be avoided, since the voltage drop on the Resistor 28 essentially represents a reference variable for the current regulation, d. H. practically only depends on the current state of charge of the battery.

Zur Erzielung der erforderlichen Regelträgheit können beispielsweise aus Widerständen und Kondensatoren bestehende, in der Zeichnung gestrichelt angedeutete Dämpfungsglieder 29 und 30 vorgesehen werden. Stattdessen oder gleichzeitig damit kann auch dem Widerstand 28 ein Kondensator parallel geschaltet werden. In order to achieve the necessary control inertia, damping elements 29 and 30, which are made up of resistors and capacitors and are indicated by dashed lines in the drawing, can be provided. Instead of or at the same time as this, a capacitor can also be connected in parallel to resistor 28.

Der Übergang zur dritten Ladeperiode, der wie gesagt erfolgen soll, wenn während der zweiten Ladeperiode der Ladestrom bis auf den vorgesehenen Nachladestrom abgesunken ist, kann in verschiedener Weise mit an sich bekannten Mitteln erzielt werden. Besonders zweckmäßig kann dieser Übergang erfindungsgemäß durch eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung erreicht werden, die im folgenden an Hand des dargestellten Beispiels beschrieben werden soll: Im Gitterkreis einer weiteren Röhre 31 liegen der bereits für die Spannungsregelung als Sollwert dienende Stabilisator 21 bzw. dessen konstante positive Gleichspannung und eine dieser Spannung entgegengerichtete, dem Ladestrom proportionale Gleichspannung, die an dem aus der Vorrichtung 12 gespeisten Einstellwiderstand 32 entsteht. Die Differenz dieser beiden Spannungen wirkt über den Gitterwiderstand 33 auf das Gitter der Röhre 31 ein. Bei großen Ladeströmen überwiegt die negative Spannung am Widerstand 32, so daß die Röhre 31 gesperrt ist. Sinkt der Ladestrom auf einen durch die Einstellung des Widerstandes 32 vorbestimmten Wert, d. h. auf den vorgesehenen Nachladestrom, so beginnt die Röhre 31 einen Strom zu führen, der bei der vorgesehenen Parallelschaltung der Anoden der Röhren 19 und 31 auch den Widerstand 28 durchfließt. Dieser Strom bewirkt, daß bei weiter steigender Batteriespannung die der Stromregelung als Sollwert bzw. Führungsgröße dienende Spannung am Widerstand 28 und damit auch der Ladestrom selbst nicht unter den für die Nachladung vorgesehenen Betrag absinkt. Die aus den Elementerz 12, 21, 31, 32 und 33 gebildete Stromregeleinrichtung greift dadurch in das Arbeiten der während der zweiten Ladeperiode wirksamen Spannungsregeleinrichtung, diese ablösend, ein und bewirkt so den Übergang zur dritten Ladeperiode und die Regelung des Nachladestromes während desselben.The transition to the third charging period, which, as I said, should take place if during the second charging period the charging current is up to the intended recharging current has dropped can be achieved in various ways with means known per se will. According to the invention, this transition can be particularly expedient by means of a further Design of the device can be achieved in the following with reference to the illustrated The following is to be described as an example: Another tube 31 lies in the grid circle the stabilizer 21, which is already used as the setpoint for voltage regulation its constant positive DC voltage and one opposite to this voltage, the DC voltage proportional to the charging current, which is fed to the from the device 12 Setting resistor 32 arises. The difference between these two voltages has an effect the grid resistor 33 on the grid of the tube 31 a. With large charging currents the negative voltage at the resistor 32 predominates, so that the tube 31 is blocked. If the charging current drops to a predetermined by the setting of the resistor 32 Value, d. H. to the intended recharge current, the tube 31 starts a current to lead to the intended parallel connection of the anodes of the tubes 19 and 31 also flows through the resistor 28. This current causes that with further increasing Battery voltage that serves as a setpoint or reference variable for current control Voltage at resistor 28 and thus also the charging current itself is not below the for the The amount provided for reloading drops. Those from the element ore 12, 21, 31, 32 and 33 formed flow control device thereby intervenes in the work of during the second charging period effective voltage regulating device, this replacing, and thus causes the transition to the third charging period and the regulation of the recharging current during the same.

Zur Erzielung eines stabilen Arbeitens der Regelung wird zweckmäßig auch die letztgenannte Stromregeleinrichtung mit Dämpfungsgliedern 34 und 35 versehen.In order to achieve stable operation of the regulation it is expedient the last-mentioned flow control device is also provided with attenuators 34 and 35.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in vieler Beziehung anders ausgeführt werden. So können beispielsweise die beiden Röhren 19 und 31 mit ihren Schaltelementen mit Hilfe von Gleichspannungswandlern bekannter Art galvanisch vom Stromkreis der Röhre 7 undloder von der Batterie getrennt sein. Dadurch können die Hilfsstromquellen 5, 6 und 23, 24 zu einer gemeinsamen Stromquelle zusammengefaßt werden, als welche auch die Batterie 1 dienen kann.The device according to the invention can be embodied differently in many respects. For example, the two tubes 19 and 31 with their switching elements can be galvanically isolated from the circuit of the tube 7 and / or from the battery with the aid of DC voltage converters of a known type. As a result, the auxiliary power sources 5, 6 and 23, 24 can be combined to form a common power source, as which the battery 1 can also serve.

Die Erfindung ist auch nicht auf die in dem beschriebenen Beispiel vorgesehene Verwendung von steuerbaren Röhren oder auf die in sinngemäß gleicher Weise mögliche Verwendung von Transistoren beschränkt, sondern kann auch mit anderen Regeleinrichtungen, z. B. solchen, die mit Transduktoren arbeiten, oder auch mit mechanisch arbeitenden Reglern, wie Wälzsektor- oder Kohledruckreglem, verwirklicht werden. Anordnungen mit Röhren oder Transistoren als Regelorgane sind jedoch besonders vorteilhaft.The invention is also not limited to that in the example described intended use of controllable tubes or the same in analogy Way possible use of transistors is limited, but can be with others Control devices, e.g. B. those who work with transducers, or with mechanically operating regulators, such as rolling sector or carbon pressure regulators, realized will. However, arrangements with tubes or transistors as regulating organs are special advantageous.

Einmal läßt sich damit das Grundprinzip der Erfindung, nämlich eine während der ganzen Ladung wirksame, schnell arbeitende Stromregeleinrichtung, die während der zweiten bzw. dritten Ladeperiode durch andere Regelungen geführt wird, in besonders einfacher und vollkommener Weise verwirklichen. Vor allem können die Übergänge von einer Ladeperiode zur nächsten ohne irgendwelche mechanische, etwa durch Relais ausgelöste Schaltvorgänge durchgeführt werden, so daß auch bei Schwankungen der Ladespannung diese Übergänge nicht durch irgendwelche Mängel solcher Relais oder ihrer Kontakte beeinträchtigt werden können.Once the basic principle of the invention, namely a effective, fast-working current control device throughout the charge, the is guided by other regulations during the second or third charging period, realize in a particularly simple and perfect way. Above all, they can Transitions from one charge period to the next without any mechanical, say Switching processes triggered by relays can be carried out, so that even in the event of fluctuations of the charging voltage these transitions are not due to any shortcomings in such relays or their contacts can be affected.

Um eine für die Batterie schädliche Überladung durch den Ausfall einer Röhre zu verhindern, können erfindungsgemäß - wie es beispielsweise in der beschriebenen Anordnung durchgeführt ist - die Röhren in einer solchen Anordnung betrieben werden, daß eine Verringerung ihres Anodenstromes immer nur eine Verringerung des Ladestromes, niemals aber eine Erhöhung desselben nach sich zieht.To avoid overcharging that is harmful to the battery due to the failure of a To prevent tube, according to the invention - as described, for example, in the Arrangement is carried out - the tubes are operated in such an arrangement, that a reduction in their anode current is always only a reduction in the charging current, but never leads to an increase in it.

Auch Transistoren können in einer dieser Bedingung entsprechenden Weise verwendet werden.Transistors can also have one of these conditions Way to be used.

Da bei der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung die für die Ladung maßgeblichen Werte, nämlich der Ladestrom während der ersten Ladeperiode, die Spannung bei welcher der Übergang zur zweiten Ladeperiode erfolgt, der Verlauf der Spannung während der zweiten Periode und schließlich der Nachladestrom während der dritten Periode, unabhängig voneinander eingestellt werden können, so kann die Vorrichtung den jeweils gegebenen Bedingungen weitgehend angepaßt werden. Beispielsweise können mit derselben Vorrichtung Batterien von verschiedener Größe und Zellenzahl sowie mit verschiedenem Alterungszustand abwechselnd geladen werden. Natürlich können auch an den Einstellorganen, beispielsweise Einstellwiderständen, verschiedene Stufen vorgesehen werden, mit deren Hilfe die Vorrichtung zum Laden verschiedener, beispielsweise verschiedene Zellenzahlen aufweisender Batterien durch einfache Umschaltungen umgestellt werden kann.Since in the case of the charging device according to the invention, the decisive factors for the charge Values, namely the charging current during the first charging period, the voltage at which the transition to the second charging period takes place, the course of the voltage during the second period and finally the recharge current during the third period, independently can be adjusted from each other, so the device can be given Conditions are largely adapted. For example, with the same device Batteries of different sizes and numbers of cells as well as different ages be loaded alternately. Of course, you can also use the setting members, for example Setting resistors, different levels are provided, with the help of which the Device for loading different, for example having different numbers of cells Batteries can be switched over by simple switching.

Durch entsprechende Umstellung der Einstellwiderstände kann die Vorrichtung ebensogut für alkalische Batterien, wie für Bleibatterien, verwendbar gemacht werden.The device can can be made useful for alkaline batteries as well as for lead batteries.

Erwähnt sei noch, daß die Ingangsetzung eines Zeitwerkes zu Beginn der dritten Ladeperiode, welches in bekannter Weise nach Ablauf der vorgesehenen Nachladezeit die Ausschaltung der Anlage bewirkt, bei der Verwendung von Röhren oder Transistoren als Regelorgane sich in einfacher Weise durchführen läßt. In dem beschriebenen Beispiel kann das Zeitwerk etwa durch ein Relais in Lauf gesetzt werden, dessen Spule 36 in die Verbindung der Anoden der Röhren 19 und 31 eingeschaltet ist und das anspricht, wenn die Röhre 31 stromführend wirkt. Unter bestimmten Voraussetzungen kann es Zweckmäßig sein, diese Relais stromrichtungsempfindlich auszuführen.It should also be mentioned that the start of a time work at the beginning the third charging period, which in a known manner after the expiry of the intended Reloading time causes the system to switch off when using tubes or transistors as regulating organs can be carried out in a simple manner. By doing described example, the timer can be set to run by a relay, for example, whose coil 36 is connected to the connection of the anodes of the tubes 19 and 31 and that responds when the tube 31 is energized. Under certain circumstances it may be useful to make these relays sensitive to the direction of current.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for automatic charging of accumulator batteries by means of a controlled converter in three charging periods, in which charging is carried out with constant current in the first charging period, with current gradually decreasing to the charging current in the second charging period and with constant charging current in the third charging period and in which the only effective current regulation in the first charging period is superposed to a voltage regulation as soon as the first charging period has ended after the battery voltage has risen to a predetermined value, in such a way that a current value is regulated in the second charging period by the current regulation at which the battery voltage no longer increases, characterized in that a high-vacuum tube amplifier stage (7) is provided for the effected by means of the control grid of the power converter (2) current regulation, the control grid is influenced by the actual value of the anode current proportional clamping tion (13) minus a setpoint voltage, which is formed on the one hand by a fixed voltage (14) corresponding to the setpoint of the charging current during the first charging period and on the other hand by the voltage drop across a resistor (15) in which a valve (27) and a Resistance (28) the anode current of a further high vacuum tube amplifier stage (19) flows, which is partly controlled by a partial voltage (18) proportional to the battery voltage and partly by an additional voltage (26) counteracting this partial voltage and proportional to the charging current, in such a way that the resulting modulation of the converter according to the setpoint specification for the steadily downwardly regulated charging current during the second charging period results in a flat-sloping characteristic of the charging voltage, the effectiveness of the second amplifier stage (19) using a valve (27) as soon as the battery voltage exceeds a specified value . 2. Apparatus according to claim 1, characterized by a fast operating current regulating device and a slow-acting voltage regulating device. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized by a further current regulating device which intervenes in the operation of the voltage regulating device in a relieving manner when the second charging period is ended by decreasing the charging current to a predetermined minimum value, and which keeps the recharging current constant during the third charging period . 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the controllable tubes or transistors are operated in such an arrangement that a reduction in their anode or collector current causes a reduction in the charging current; so that the battery is protected against overcharging in the event of a tube or transistor failure. Documents considered: German Patent No. 632 012; German patent application S 24719 VIII b / 21 c (published on February 4, 1954); German utility model No. 1699 023; ETZ, 1952, p. 302; Techn. Mitt. Krupp, 1956, no.

2, pp. 48,49.