DE1421615B2

DE1421615B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Entladezustands einer Akkumulatorenbatterie

Info

Publication number: DE1421615B2
Application number: DE19621421615
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung· Antrag
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1961-12-12
Filing date: 1962-08-20
Publication date: 1970-11-26
Also published as: DE1421615A1; FI42848B; SE220956C1; JPS3921201B1; GB948428A; FR1397910A; FR1398716A

Description

Die-Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des Entladezustands einer Akkumulatorenbatterie, bei welchem den Stammzellen der Batterie mindestens eine durch Messung der Spannung zur Anzeige des Ladezustandes dienende, in Reihe geschaltete Steuerzelle zugeordnet wird, deren Kapazität kleiner als die der Stammzellen ist.

Es ist bereits bekannt, zur Beurteilung des Ladezustands einer Akkumulatorenbatterie und insbesondere im Falle von Batterien mit sehr kleinen gesinterten Platten aus Nickel-Kadmium ihre Klemmenspannung zu messen und diese Spannung mit derjenigen Spannung zu vergleichen, die die Batterie liefert, wenn sie maximal geladen ist. Die Änderungen der Spannung an den Klemmen zu messen, wird aber dann bedeutungslos, wenn die Batterie vollständig entladen ist, so daß eine auf diese Weise gewonnene Anzeige oder Warnung nur sehr schwer verwertbar ist.

Jm Falle von Bleiakkumulatoren kann man die Kontrolle der Entladung beispielsweise durch Messung der Dichte des Elektrolyten durchführen, dieses Verfahren ist aber nicht sehr bequem und auch nicht in jedem Falle durchführbar, insbesondere dann, wenn die Batterie schwer zugänglich ist; außerdem läßt die Genauigkeit dieses Meßverfahrens zu wünschen übrig.

Es ist weiterhin bekannt, einer Akkumulatorenbatterie, deren Spannung an den Klemmen bemerkenswert konstant bleibt, um dann plötzlich abzufallen, eine Steuerzelle, deren Kapazität z.B. 75% beträgt, in Reihe mit den Stammzellcn zu schalten, den Spannungsabfall dieser Steuerzelle zu messen und daraus auf den Ladezustand zu schließen. Bei diesem Verfahren zur Ermittlung des Batterieladezustandes wird zwar die Annäherung an das Ende des Entladevorganges angezeigt, jedoch auf Kosten der Spannung der Batterie, die in dem Augenblick, in dem sie das Warnsignal liefert, einen Leistungsverlust erleidet. Daraus resultiert, daß das Warnsignal zu spät abgegeben wird, wenn eine weitere Energieabgabe von der Batterie benötigt wird.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß der Ladezustand einer Batterie bei Anwendung der bisher üblichen Methoden und bei Benutzung der bisher üblichen Hilfsmittel nur sehr ungenau ermittelt werden kann. In vielen Fällen ist es jedoch notwendig zu wissen, zu welchem Zeitpunkt die Batterie ein bestimmtes Ausmaß der Entladung erreicht hat; dies gilt insbesondere für Kampffahrzeuge, für Elektrokarren in Fabriken usw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren unter Beseitigung der genannten Nachteile so weiter auszugestalten, daß der Verbraucher auf einfache Weise, jedoch mit Sicherheit bereits in dem Augenblick gewarnt wird, in dem der Akkumulator einen Zustand vorbestimmter Entladung erreicht hat, um zu verhindern, daß die völlige Entladung in einem kritischen Moment eintritt, wenn es keine Möglichkeit einer Wiederaufladung gibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß man von den η Zellen der Batterie, welche /I₁ Stammzellen mit einer Kapazität C und 2 «., Steuerzellen (2 n.-, — η — /T₁) umfaßt, die 2 /7;, Steuerzellen in zwei Gruppen von n₂ Steuerzellen mit der Kapazität (1 — x)C bzw. χ C aufteilt (worin χ eine beliebige Zahl ist, die größer als 0 und kleiner als 1 ist), daß man diese beiden Gruppen mit H₁ Stammzellen in Reihe schaltet derart, daß die beiden Gruppen von «₂ Steuerzellen zueinander parallel geschaltet sind (Fig. 1 bis 6) und daß man dann die vorhandene Differenz der Entladespannungen zwischen diesen beiden Gruppen mißt.
Die zum Einsatz gelangende Batterie weist im Vergleich mit einer Batterie der klassischen Bauart die Besonderheit auf, daß sie aus einer bestimmten Anzahl normaler Zellen, d. h. Stammzellen aufgebaut ist, zu der zwei zusätzliche Gruppen von Steuerzellen

ίο hinzugefügt werden, von denen eine während des normalen Betriebs der Batterie benutzt und deshalb Betriebs-Steuerzelle genannt wird und die andere die Rolle von Reservezellen spielt und deshalb Reserve-Steuerzelle genannt wird.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden nach Abgabe des Warnsignals die Reserve-Steuerzellen wirksam, woraus ein leichter Spannungsanstieg resultiert. Die Batterie ist auf Grund der Einschaltung der Reserve-Steuerzellen in der Lage, im Bedarfsfall noch weitere Energie zu liefern. Zu erwähnen ist ferner, daß es beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht nötig ist, eine Sonderfertigung aktiven Materials vorzunehmen, das sich von dem gewöhnlicher Akkumulatorenbatterien unterscheidet. Es genügt, eine Klemme und einen Signalgeber bzw. eine Umschaltvorrichtung hinzuzufügen, die sehr einfach ausgeführt sein kann, wenn man nicht auf eine selbsttätige Regelung Wert legt. Es ändert sich jedoch nichts im Ablauf der Fabrikation der Batterien selbst, und es bedarf auch keines neuen Ausgangsmaterials bei der Akkumulatorenherstellung, das Risiken und Komplikationen mit sich bringen würde.

Erfindungsgemäß kann als zusätzliche Steuerzelle eine einzige Steuerzelle benutzt werden, die man in zwei Teil-Steuerzellen unterteilt, beispielsweise die letzte Stammzelle der Batterie.

In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens gibt man der Größe χ in bekannter Weise einen Wert, der einem vorbestimmten Grad der Entladung entspricht, den man zu ermitteln wünscht. Will man also beispielsweise feststellen, daß die Batterie auf 8O°/o entladen ist, dann gibt man der Größe χ den Wert 0,2.

In ähnlicher Weise können für den Fall, daß man mehrere aufeinanderfolgende Entladungszustände prüfen will, mehrere Paare von Teilsteuerzellen verwendet werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Ermittlungsverfahrens. Diese ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß an eine Reihenschaltung von Stammzellen der Kapazität C an der Klemme zwei parallele Steuerzellen oder zwei parallele Gruppen von Steuerzellen der Kapazität (1 — x)C und xC angeschlossen sind und zwischen den freien Klemmen der Steuerzellen ein Steuerstromkreis angeschlossen ist.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sind die Gruppen von Steuerzellen in einem einzigen Zellengefäß untergebracht und ihre Platten, beispielsweise die negativen Platten, sind an eine einzige Klemme angeschlossen, während ihre positiven Platten zwei Klemmen bilden. Als günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn die beiden Gruppen von Steuerzellen an einem positiven Ende der Stammzellen der Batterie angeordnet sind und die negativen Klemmen der Steuerzellen an die positive Klemme der Stammzellen der Batterie angeschlossen sind.

Während des normalen Gebrauchs der Batterie

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vollzieht sich die Entladung zunächst in den. Betriebs- Kontakte zu betätigen, d.ie in zwei getrennten Strom-

Steuerzellen, die in Reihe mit den Stammzellen ge- zweigen liegen, die einerseits den Ladestromkreis an

schaltet sind, so daß im Verlauf der Entladung eine die freien Klemmen der Reserve-Steuerzellen an-

Differenzspannung zwischen den freien Klemmen der schließen und andererseits an die Betriebs-Steuerzel-

Reserve-Steuerzellen und den Betriebs-Steuerzellen in. 5 len, derart, daß bei Schließung des einen Kontaktes

Erscheinung tritt, die sich anfänglich während der gleichzeitig der andere Kontakt geöffnet wird.

Entladung wenig ändert, aber ganz erheblich zu- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der

nimmt, wenn das Ende der Entladung der Betriebs- Erfindung ergeben sich aus d.er folgenden Beschrei-

Steuerzellen erreicht ist. bung an Hand der Zeichnung. Es zeigt

Diese Spannungsdifferenz kann zur Anzeige des io Fig. 1 eine Schaltung, die zur Erläuterung des

Endes der Entladung benutzt werden. Durch Zwi- Prinzips der Erfindung dient,

schensChaltung eines Relais können die Verbindungen F i g. 2 die Schaltanordnung einer Batterie mit

der Batterie auch so geändert werden, daß man die einer Signallampe,

Entladung der Reserve-Steuerzellen beobachten kann. F i g. 3 die Batterie nach F i g, 2, jedoch mit einem

Das neue Verfahren eignet sich insbesondere auch 15 Signalgeber mit Relais,

für solche. Batterien, bei denen mindestens eine F i g. 4 eine Schaltanordnung mit Anzeige- und

Steuerzelle verwendet wird und die Batterie selbst als Sperrvorrichtung,

Pufferbatterie mit abwechselnden Teilladungen und F i g. 5 eine Schaltanordnung für die Batterie, bei

Teilentladungen arbeitet. der außer dem Signalgeber noch eine Sperreinrich-

Während des Ladevorgangs wird man im allge- 20 tung und ein Relais vorgesehen sind,

meinen zuerst die Reserve-Steuerzellen aufladen, die F i g. 6 eine Schaltanordnung für eine Batterie mit

in Reihe mit den Stammzellen der Batterie liegen, und Signalgeber und mit Verstärker,

dann erst die Betriebs-Steuerzellen, die natürlich ihrer- F i g. 7 die graphische Darstellung der Entlade-

seits auch in Reihe mit den übrigen Stammzellen der kurve der Steuerzelle mit der Kapazität (1 — x)C in

Batterie liegen, während man bei der Entladung, wie 25 vergleichender Darstellung mit der Steuerzelle mit

bereits erwähnt, zuerst die Betriebs-Steuerzellen und der Kapazität χ C und mit den Betriebsbereichen der

dann die Reserve-Steuerzellen entlädt. verschiedenen Vorrichtungen für die Anzeige,

Gemäß einem besonderen Erfindungsgedanken F i g. 8 eine erste Ausführungsform der Vorrich-

schaltet man während der Ladezeiten die Betriebs- tung zur Durchführung des Verfahrens nach der Er-

Steuerzellen parallel zu den Reserve-Steuerzellen, so- 30 findung,

bald letztere vollständig oder annähernd vollständig Fig. 9 eine abgeänderte Ausführungsform der

aufgeladen sind. Vorrichtung nach F i g. 8,

Um von der Ladung der Reserve-Steuerzellen auf Fig. 10 die Ladekurve einer Batterie mit Steuer-

die Ladung der Betriebs-Steuerzellen überzugehen, zelle und mit der Vorrichtung nach der Erfindung

kann man erfindungsgemäß das Signal verwenden, 35 und

welches von der Spannungsdifferenz herrührt, die Fig. 11 die Darstellung einer Entladekurve einer

zwischen den freien Klemmen der beiden Steuerzellen- Batterie nach der Erfindung.

gruppen im Verlauf der Ladung der Reserve-Steuer- In F i g. 1 ist das Prinzip des Aufbaus einer Batzellen auftritt. terie dargestellt, wie sie zur Durchführung des Ver-

Während der Entladeperioden schaltet man zuerst 40 fahrens nach der Erfindung dient, bei dem eine An-

dje Betriebs-Steuerzellen allein in Reihe mit den zeige der Annäherung an das Ende der Entladung

Stammzellen der Batterie und dann nach der Ent- erfolgt. Diese Anordnung besteht aus einer Anein-

ladung parallel zu ihr die Reserve-Steuerzellen. anderreihung von Zellen verschiedener Kapazitäten,

Auch hierzu kann man für den Übergang von der die im Falle einer Batterie aus η Zellen besteht. Die

Entladung der Betriebs-Steuerzellen auf die Ent- 45 Batterie besitzt (n — 2) Stammzellen mit der Kapa-

ladung der Reserve-Steuerzellen das obenerwähnte, zität C, die in Reihe geschaltet sind und das Bezugs-

von der Differenzspannung gelieferte Signal benutzen. zeichen 1 tragen. Die (n —l)te Zelle 2, die Betriebs-

Das neue Verfahren ermöglicht es also, mit Vor- Steuerzelle, hat eine Kapazität von (1 — x) C, und

rang die Reserve-Steuerzellen aufzuladen und mit die «te Zelle 3, die Reserve-Steuerzelle, eine Kapa-

Vorrang die normalen Betriebs-Steuerzellen zu ent- 50 zität χ C, wobei χ das Ausmaß der Entladung charak-

laden, so daß diese Reserve-Steuerzellen die Rolle terisiert, welches man zur Anzeige zu bringen wünscht,

von Sicherheitszellen spielen können. Mit der Bezugsziffer 4 ist die freie Klemme der

Erfindungsgemäß wird ferner ein Umschalter für (n — 2)ten ersten Stammzelle 1 bezeichnet, und mit

die Ladung und Entladung benutzt. Dieser Umschal- der Bezugsziffer 5 die den Stamm- und Steuerzellen 1,

ter hat die Aufgabe, während der Ladeperioden den 55 2 und 3 gemeinsame Klemme, während mit 6 und 7

Nutzstromkreis an die freie Klemme der Reserve- die freien Klemmen der Steuerzellen 2 bzw. 3 be-

Steuerzellen zu legen und während der Entladeperi- zeichnet sind.

öden diesen Stromkreis an die freie Klemme der Be- Die Verbindungen zwischen den einzelnen Zellen triebs-Steuerzellen zu legen, während der Umschalter sind so vorgenommen, daß man die Batterie entweder an ein Meßgerät zur Feststellung der Differenzspan- 60 mit den Stammzellen und einer der Steuerzellen 2 nung zwischen den freien Klemmen der Zellen an- oder 3 oder mit beiden Steuerzellen zusammen begeschlossen ist und die Reserve-Steuerzellen parallel nutzen kann. So kann man z, B, die Batterie zwischen zu den Betriebs-Steuerzellen schaltet, sobald die ge- den Klemmen 4 und 6 anschließen, d. h, die nannte Spannungsdifferenz einen bestimmten Wert η — 2 Stammzellen und die Betriebs-Steuerzelle 2 beerreicht hat. 65 nutzen, während die Reserve-Steuerzelle 3 in Reserve

Der Umschalter umfaßt im wesentlichen einen bleibt,

Elektromagneten, dessen Erregerwicklung in Reihe Man kann auf ähnliche Weise die Verbindungen

mit dem Nutzstromkreis liegt und dazu dient, zwei so vornehmen, daß die Steuerzellen 2 und 3 gleich-

zeitig benutzt werden und parallel geschaltet bleiben.

Die praktische Verwirklichung dieser Schaltung kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden; so kann man beispielsweise eine Batterie verwenden, zu der man eine zusätzliche besondere Gruppe hinzufügt, die aus zwei Anordnungen besteht, die beispielsweise Zellen in eigenen Gefäßen haben und von denen die eine Anordnung an eines der Enden der Batterie angefügt ist, also beispielsweise am positiven Ende, und deren negative Klemme an die positive Klemme der Batterie angeschlossen ist. Es sei beispielsweise angenommen, daß man nach diesem Grundsatz eine Batterie aufgebaut hat, die aus neun Stammzellen mit der Nennkapazität von 75 Amperestunden besteht, denen man zwei zusätzliche Anordnungen beigefügt hat, die einerseits aus einer Reserve-Steuerzellenanordnung mit 52 Amperestunden besteht und andererseits aus einer Betriebs-Steuerzellenanordnung mt 23 Amperestunden. Bei einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die Steuerzellen mit den Stammzellen in einem einzigen Zellengefäß untergebracht und ihre Platten, beispielsweise die negativen Platten, sind an eine einzige Klemme angeschlossen, während die positiven Platten zwei Klemmen bilden. Es ist selbstverständlich, daß die Anordnung auch in umgekehrter Reihenfolge getroffen werden kann.

Während des normalen Entladevorgangs der Batterie wird nur diejenige Zellengruppe, welche teilweise in Verbindung mit den Stammzellen 1 arbeitet, entladen. Es sei angenommen, daß man in Verbindung mit einer vollständig aufgeladenen Batterie arbeitet und die Betriebs-Steuerzelle 2 mit der Kapazität (1 — x)C benutzt; dann ergibt sich, daß die Spannung an den Klemmen dieser Zelle 2 fällt. Vergleicht man nun diese Spannung mit der Spannung an den Klemmen der Zelle 3, die zu diesem Zeitpunkt in dem offenen Stromkreis liegt und vollständig geladen ist, dann wendet man ein sehr einfaches Mittel für die Wiederherstellung eines bestimmten Zustandes der Entladung an und hat doch die Möglichkeit, durch Ersatz oder Hinzufügung der Reserve-Steuerzelle 3 zu der Betriebs-Steuerzelle 2 die Entladung der Batterie fortzusetzen, weil die Reserve-Steuerzelle 3 es zuläßt, die Entladung fortzusetzen, nachdem die Betriebs-Steuerzelle 2 entladen worden ist. Die vollständige Entladung der Betriebs-Steuerzelle 2 dient lediglich dazu, den kritischen Entladezustand zu bestimmen. Die Differenz der positiven Spannung der Steuerzellen 2 und 3 ist im übrigen gleich der Differenz der Spannungen zwischen den beiden Steuerzellen 2 und 3, weil ihre negativen Klemmen sich ja selbst ihrerseits auf dem gleichen Potential befinden. Daraus geht hervor, daß die variable Größe, über die man verfügt, um einen bestimmten Entladezustand zu charakterisieren, die Spannungsdifferenz ist, die zwischen den freien Klemmen der Steuerzellen 2 und 3 vorhanden ist.

Die Feststellung bzw. die Messung dieser Spannungsdifferenz kann auf verschiedene Weise erfolgen. So kann man beispielsweise, wie dies in der Schaltanordnung nach F i g. 2 geschehen ist, die unabhängigen Klemmen der Steuerzellen 2 und 3 durch Zwischenschaltung eines Steuerstromkreises 8 miteinander verbinden, in dem eine Signallampe 9 liegt, die aufleuchtet, sobald die Spannungsdifferenz zwischen diesen beiden Klemmen genügend hoch ist. Eine volle Leuchtstärke der Lampe erfordert bei dieser Schaltung eine Spannungsdifferenz von 1 Volt.

Man kann aber auch, anstatt die Signallampe unmittelbar in den Steuerkreis 8 zu legen, diese in einen Hilfsstromkreis 10 legen, der durch ein Relais 11 geöffnet und geschlossen wird, welches seinerseits in dem Stromkreis 8 liegt (s. F i g. 3). In diesem Stromkreis 10 liegt auch eine Stromquelle 17, die von der Akkumulatorenbatterie unabhängig ist. Der Speisestrom für die Lampe kann aber natürlich auch der Batterie entnommen werden. Als Ansprechspannung einer solchen Schaltanordnung genügt eine Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen 6 und 7 von 0,3 Volt.

Diese beiden soeben geschilderten Lösungen haben den Nachteil, daß zwischen den beiden Zellen 2 und 3 andauernd ein Strom fließt. Zur Vermeidung dieses Nachteils kann man, wie dies Fig. 4 zeigt, in den Steuerstromkreis 8 ein Sperrglied, beispielsweise eine Germaniumdiode 12 od. dgl. legen, die den Strom nur in einer Richtung und oberhalb ihres Ansprechwertes durchläßt. Bei dieser Anordnung ist die Spannungsdifferenz zwischen den unabhängigen Klemmen der Steuerzellen 2 und 3, die erforderlich ist, um den Signalgeber zu betätigen, um den Spannungsabfall größer, welcher dem Schwellwert des Sperrgliedes entspricht und bei einer üblichen Diode größenordnungsmäßig etwa 0,5 Volt beträgt. Ein deutliches Aufleuchten der Lampe erfordert also bei dieser Schaltordnung eine Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen 6 und 7 von etwa 1,5 Volt.

Selbstverständlich kann man ein solches Sperrglied in Verbindung mit einer Relaissteuerung verwenden, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist. Die Diode 12 liegt in diesem Fall in Reihe mit dem Relais 11, welches den Hilfsstromkreis 10 öffnet und schließt. In diesem Falle ist die erforderliche Spannungsdifferenz zwischen den beiden Klemmen der Zellen 2 und 3 etwa 0,8 Volt.

Dabei ist zu beachten, daß die Anzeige unter Zwischenschaltung eines Relais es ermöglicht, eine viel freiere Signalisierung zu erzielen, als man sie mit Hilfe der direkten Anzeige erreicht, bei der die Spannungsdifferenz allmählich zunimmt, so daß auch die Leuchtstärke der Lampe nur allmählich zunimmt.

Bei den bisher beschriebenen Anzeigevorrichtungen und insbesondere bei denjenigen, welche ein Sperrglied enthalten, muß das Signal einen verhältnismäßig hohen Wert erreichen, um überhaupt nutzbringend verwendet werden zu können, d. h. also in diesen geschilderten Fällen insofern, als die Lampe eine ausreichende Leuchtstärke erhalten muß.

Es versteht sich von selbst, daß eine derartige Einrichtung dann von Nachteil ist, wenn die Entladung der Steuerzelle, die gerade in Betrieb ist, nicht zu lange fortgesetzt werden darf, weil eine zu weit gehende Entladung vermieden werden muß.

Man kann in diesem Fall also den Ansprechwert für die Anzeige dadurch herabsetzen, daß man einen Verstärker einbaut, der den Strom in den Steuerstromkreis verstärkt.

F i g. 6 zeigt eine solche Steuervorrichtung mit einem Verstärker 13. Der Steuerstromkreis enthält einen Widerstand 14, während der Stromkreis 15 an die Klemme 4 der Batterie gelegt ist. In dieser Vorrichtung kann eine direkte Anzeigevorrichtung 9 oder eine Signal- oder Steuervorrichtung unter Zwischenschaltung eines Relais 16 eingebaut sein. Bei

diesen beiden Vorrichtungen erhält man eine wirksame Anzeige, sobald die Spannungsdifferenz den Wert von 200 Millivolt erreicht. Man kann gesegebenenfalls auch eine Anzeigevorrichtung unter Zwischenschaltung eines Relais verwenden.

In F i g. 7 ist die Entladekurve für die Betriebs-Steuerzelle mit der Kapazität (1 — c)C in bezug auf die Steuerzelle mit der Kapazität χ C wiedergegeben, in die für die Zwecke des Vergleichs die verschiedenen Arbeitsbereiche der obenerwähnten Anzeigevorrichtungen eingetragen sind. Es handelt sich um eine Batterie aus η — 2 Zellen mit einer Kapazität von 75 Amperestunden und mit einer Teilzellenanordnung 2 von 60 Amperestunden sowie einer Teilzellenanordnung 3 mit 15 Amperestunden. Die Entladungen übernimmt einzig und allein die Zellenanordnung 2, während die Anordnung 3 nur einen sehr schwachen Zirkulationsstrom aufrechterhält. Die Erzeugung der Spannungen entspricht einer Entladestromstäfke von 20 Ampere.

Die einzelnen Bereiche Z₁, Z₂, Z₃, Z₄ und Z₅ charakterisieren folgende Einrichtungen: Z₁ direkte Anzeige durch eine Lampe ohne Sperrglied, Z₀ Anzeige oder Steuerung mit Hilfe eines Relais ohne Sperrglied, Z₃ direkte Anzeige durch eine Lampe mit Sperrglied, Z₄ Anzeige oder Relaissteuerung mit Sperrglied, Z₅ Anzeigevorrichtung mit Verstärker.

Aus der Kurve ersieht man deutlich, daß die Vorrichtung mit Verstärker in einem Bereich liegt, der dicht bei dem Knie der Kurve liegt und infolgedessen eine besonders genaue Anzeige des Endes der Entladung ermöglicht.

Bei der Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes nach F i g. 8 besteht die Batterie aus η — 2 Stammzellen mit der Kapazität C, die in Reihe geschaltet sind und die Bezugsziffer 1 tragen. An diese η — 2 Zellen ist eine Steuerzellenanordnung angeschlossen, die aus zwei Steuerzellen besteht, von denen die Steuerzelle 3 die Reserve-Steuerzelle ist und die Kapazität χ C besitzt und die Steuerzelle 2 die normale Betriebs-Steuerzelle ist, welche eine Kapazität (1 — x)C besitzt, wobei χ wieder den Zustand der Entladung bezeichnet, den man festzustellen wünscht. Man wählt z. B. für χ den Wert 0,2, so daß eine Anzeige erfolgt, wenn die Batterie auf 80% entladen ist. Die Reserve-Steuerzelle enthält somit 2O°/o der gesamten Kapazität. Diese Akkumulatorenbatterie kann beispielsweise neun Stammzellen mit einer Nennkapazität von 75 Amperestunden enthalten, zu denen eine Steuerzellenanordnung mit einer Reserve-Steuerzelle und mit einer Betriebs-Steuerzelle hinzugefügt ist, die alle in ein und demselben Gehäuse untergebracht sind. In dieser Figur ist die freie Klemme der Reserve-Steuerzelle wieder mit 7 bezeichnet, die freie Klemme der Betriebs-Steuerzelle mit 6; beide Zellen sind vorzugsweise an ein und dieselbe negative Elektrode angeschlossen.

Der Ladestrom kommt an einer Klemme 18 an, an welche ein Elektromagnet 19 angeschlossen ist, der das selektive Organ für den Zustand der Ladung bzw. der Entladung darstellt und dessen andere Klemme 20 einerseits unter Zwischenschaltung eines Kontaktes 21 über einen Verzweigungspunkt 22 an die Klemme 4 gelegt ist und andererseits unter Zwischenschaltung eines Kontaktes 23 über eine Klemme 24 an die Klemme 5. Ein Anker 25 befindet sich in dem magnetischen Feld des Elektromagneten 19 und kann mit einer der Klemmen 26 a oder 26 b Kontakt herstellen, wobei er mit den Wicklungen 27 bzw. 28 zum Anziehen der Kontakte 21 bzw. 23 in Verbindung steht. Dieser Anker öffnet je nach seiner Stellung einen dieser Kontakte und schließt dabei gleichzeitig den anderen.

Ein Relais 29 dient dazu, die Reserve-Steuerzellen und die normale Betriebszelle parallel zu schalten. Dieses Relais 29 enthält eine Haupterregerwicklung 30, die an dem Kollektor eines Transistors 31 liegt,

ίο dessen Emitter und dessen Basis an der Klemme 4 bzw. an der Klemme 5 liegt. Die Wicklung 30 liegt im übrigen an Masse bzw. Erde, und zwar einerseits unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 32, andererseits unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 33 über die Klemme 26 b und den Schwinganker 25. Diese Widerstände 32 und 33 haben die Aufgabe, den Strom in der Wicklung 30 zu regeln. Das Relais 29 besitzt seinerseits ebenfalls einen Anker 34, der mit einer Klemme 35 Kontakt schließen kann und dadurch den Erregerstromkreis der Wicklung 36 des Schalters 37 schließt. Das Relais 29 besitzt außerdem eine sekundäre Erregerwicklung 38, die einerseits unter Zwischenschaltung eines Kontakts des Schalters 37 an die Klemme 22 angeschlosse'n ist und andererseits an die Klemme 24. Die Aufgabe dieser Wicklung besteht darin, den Kontakt zwischen dem Anker 34 und der Klemme 35 herzustellen, wenn der Kontakt des Schalters 37 geschlossen ist.

Eine Signallampe 39 ist einerseits an den Nutz-Stromkreis und andererseits unter Zwischenschaltung der Klemme 35 und des Ankers 34 an Masse angeschlossen.

Die Wirkung dieser Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens nach der Erfindung ist folgende.

Beim Ladevorgang kommt der Ladestrom an der Klemme 18 an, erregt den Elektromagneten 19 in einem solchen Sinne, daß der Anker 25 von der Stellung 26 b in die Stellung 26 a übergeht, so daß die beiden Spulen 27 und 28 erregt werden. Der Kontakt 21 wird geschlossen, während der Kontakt 23 geöffnet wird. Die Reservezelle 2 wird nunmehr als einzige über den Kontakt 21 nach dem Stromlauf 2, 4, 22, 21, 20, 19, 18 und positive Klemme geladen.

Ist die Reserve-Steuerzelle aufgeladen, dann wird die Ungleichheit der Spannungen zwischen 4 und 5 mit Hilfe des Transistors 31 verstärkt, der durch die Wicklung 30 einen Strom fließen läßt, dessen Wert durch den Widerstand 32 festgelegt ist. Der Anker 34 schließt -einen Kontakt mit der Klemme 35, wodurch die Spule 36 ihre Erregung erhält und ihrerseits den Kontakt 37 schließt. Andererseits leuchtet die Lampe 39 auf, weil ihr Speisekreis geschlossen ist und geschlossen bleibt. Zu diesem Zeitpunkt hält die Wicklung 30 nicht mehr den Anker 34 in Kontakt mit der Klemme 35, sondern die Wicklung 38. Diese Wicklung dient dazu, die Steuerzellen 2 und 3 während der zweiten Phase der Ladeperiode parallel zu schalten, in deren Verlauf die Reserve-Steuerzelle in Pufferschaltung gehalten wird, während die Betriebs-Steuerzelle auf normale Weise aufgeladen wird.

Am Ende des Ladevorganges kann es von Bedeutung sein, zwei Arten des Betriebes vorzusehen. Zu diesem Zweck erhält die Wicklung 38 besondere Abmessungen.

1. Wünscht man die Steuerzellen 2 und 3 in Pufferschaltung zu halten, muß die Wicklung so dimen-

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sioniert werden, daß der Anker 34 an der Klemme 35 anliegen bleibt, selbst wenn die Restströme sehr schwach sind (zwischen C/50 oder C/20).

Es sei an dieser Stelle ausdrücklich bemerkt, daß man die Anzahl der Amperewindungen der Wicklung nicht über das erforderliche Maß erhöhen sollte, weil während der Ruheperioden Gefahr besteht, daß die Reserve-Steuerzelle 3 in die Betriebs-Steuerzelle 2 über den Schalter 37 entladen wird, der in der Schließstellung verbleibt und außerdem auch über die Wicklung 38 selbst entladen wird.

2. Man kann sich auch mit einer sehr viel schwächeren Dimensionierung der Wicklung 38 begnügen, so daß bei kleineren Restströmen der Anker 34 nicht mehr ständig an der Klemme 35 kleben bleibt.

Sobald die Hauptwicklung 38 nicht mehr erregt ist, erfolgt die Öffnung des Kontaktes 37. Die Restströme führen also die Ladung der Reserve-Steuerzelle fort, und der Unterschied der Spannung gegenüber der normalen Betriebs-Steuerzelle vergrößert sich, so daß der Transistor 31 von neuem in Tätigkeit tritt, die Wicklung 30 erneut gespeist wird und damit der Kontakt 37, so daß die Ladung der Betriebs-Steuerzelle wiederhergestellt wird.

Man erhält auf diese Weise mehrere solcher Arbeitszyklen, die eine Art von Hin- und Herbewegung um eine mittlere Gleichgewichtsstellung darstellen.

Wird der Ladestrom über ein ausreichend langes Zeitintervall Null, dann fallen die Anker 25 und 34 in die Stellung zurück, in der die Kontakte 21 und 37 offen sind und in welcher der Kontakt 23 geschlossen ist. Die Signallampe 39 erlischt. Auf diese Weise wird jeder Ausgleich zwischen den Zellen 2 und 3 unmöglich gemacht.

Beim Entladevorgang befinden sich die Anker 25 und 34 sowie die Kontakte 21, 37 und 23 in der in Fig. 4 wiedergegebenen Stellung. Der Strom kommt an der Klemme 6 der normalen Betriebs-Steuerze'le an, fließt über den Kontakt 23, durchfließt die Wicklung des Elektromagneten 19 und gelangt zu der Klemme 18 an den Nutzstromkreis.

Erreicht nun die Difierenzspannung zwischen den Klemmen 6 und 7 einen bestimmten Wert, dann gibt der Transistor 31 dem Durchgang des Stromes den Weg frei, der folgenden Verlauf nimmt: Wicklung 30, Widerstand 32 und von da zurück nach Erde; die Rückleitung kann auch über den Stromkreis 31, 30, 33, 25 und 26 b erfolgen. Da nun die Wicklung 30 erregt ist, kommt der Anker 34 zum Anliegen an den Kontakt oder die Klemme 35 und sichert so die Schließung des Kontaktes 37. Die Signallampe 39 leuchtet auf und zeigt dadurch an, daß nunmehr die Reserve-Steuerzelle den Nutzstromkreis speist. Der Strom fließt dann von der Klemme 4 über die Kontakte 21 und 23 in den Nutzstromkreis.

Der Übergang von dem Vorgang der Ladung zu dem Vorgang der Entladung geschieht auf folgende Weise: Ist das Ende des Ladevorgangs erreicht, dann halten nur noch die Restströme die Anker 25 und 34 in Kontakt mit den Klemmen 26« bzw. 35. Geht man nun sehr rasch zu einer Entladung über, dann ergibt sich, daß einerseits das Vorhandensein von Restströmen und andererseits die Trägheit der mechanischen Teile eine gewisse Verzögerung der Wirkung des Umschalters 19 und des Relais 29 zur Folge haben. Der Strom fließt in die Wicklung 38 und ruft die Rückführung des Ankers 34 in die Ruhestellung hervor, d. h. in diejenige Stellung, in welcher keine Kontaktgebung erfolgt, so daß die Öffnung des Kontaktes 37 herbeigeführt wird. Ein Strom, der aus dem Umschalter kommt, durchfließt die Wicklung des Umschalters 19, so daß der Anker 25 mit der Klemme 26 b Kontakt macht und der Kontakt 21 geöffnet wird, während der Kontakt 23 geschlossen wird und die Entladung in vorschriftmäßiger Weise über die normale Betriebszelle erfolgt.

Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform dient die gleiche Signallampe 39 entweder zur Anzeige der erfolgten Parallelschaltung der Zellen 2 und 3 bei der Ladung oder zur Anzeige des Anfangs der Inbetriebnahme der Teilzelle bei der Entladung. In bestimmten Fällen kann es von Vorteil sein, zwei Signallampen, beispielsweise mit verschiedenen Farben, zur Unterscheidung dieser beiden Betriebsfälle zu verwenden.

Bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung, die in Fig. 9 dargestellt ist, besitzt der Elektromagnet 19 einen zweiten Anker 40, der mit dem Nutzstromkreis verbunden ist und dazu dient, mit einem der Kontakte 41a und 41 ft in Berührung zu kommen, die mit den Lampen 42 bzw. 43 in Verbindung stehen. Diese Lampen sind ihrerseits unter Zwischenschaltung der Klemme 35 und des Ankers 34 mit Masse verbunden. Die Lampe 42 leuchtet am Ende des Ladevorgangs der Reserve-Steuerzelle auf und zeigt auf diese Weise auch die Parallelschaltung der normalen Betriebs-Steuerzelle an; bei der Entladung leuchtet die Lampe 43 in dem Augenblick auf, in welchem die Reserve-Steuerzelle in Betrieb kommt.

Die praktische Ausführung dieser Anordnung kann so erfolgen, daß man die beiden Teile der Steuerzelle in ein und demselben Zellengefäß einsetzt, das auch die normalen Batteriezellen enthält, v/ie dies oben bereits erwähnt worden ist. Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß man die Reserve-Steuerzellen und die normalen Betriebs-Steuerzellen in zwei getrennten Zellengefäßen unterbringt.

In Fig. 10 der Zeichnung sind Beispiele von Ladekurven wiedergegeben. Sie beziehen sich auf einen Ladevorgang mit 20 Ampere einer Batterie mit 75 Amperestunden aus zehn vollständig entladenen Zellen. Die Kurve A bezieht sich auf die Ladung der Reserve-Steuerzelle, die Kurve B auf die Ladung der normalen Betriebs-Steuerzelle und die Kurve C auf die Gesamtladung der Batterie. Die Kurvenäste P und_F' der Kurven/1 und B, die praktisch parallel zur Ordinatenachse verlaufen, auf der die Spannungen aufgetragen sind, kennzeichnen den Betriebspunkt der Vorrichtung, in welchem die Reserve-Steuerzelle und die normale Betriebs-Steuerzelle parallel geschaltet werden. Es sei hier ausdrücklich bemerkt, daß die Kurve für die gesamten Spannungen C in diesem Augenblick einen kleinen Abfall zeigen, der etwa 0,2 Volt beträgt, um dann wieder anzusteigen und die ursprüngliche Kurve zu erreichen. Fig. ] 1 zeigt ein Beispiel für die Form der Entladekurven.

Diese Kurven beziehen sich auf einen Entladevorgang bei 20 Ampere einer Batterie mit 75 Amperestunden Kapazität aus zehn Zellen, wobei die Ladung mit einer Spitzenstromstärke von 300 Ampere für die Dauer von 5 Sekunden und nach erfolgter Parallelschaltung der Reserve-Steuerzelle zu der normalen Betriebs-Steuerzelle erfolgte, d. h. unmittelbar

nach dem Zeitpunkt, in welchem die Reserve-Steuerzelle anfängt, sich zu entladen. Die Kurve A bezieht sich auf die Entladung der Reserve-Steuerzelle, die Kurve B auf die Entladung der normalen Betriebs-Steuerzelle, während die Kurve C die Entladung der Batterie darstellt.

Wie man aus dieser Figur ersieht, nimmt die Kurve A am Anfang einen geradlinigen Verlauf, zeigt also eine konstante Spannung an, weil sich die Reserve-Steuerzelle nicht entlädt, während sich die Betriebs-Steuerzelle 2 in normaler Weise entlädt. Nähert sich ihre Entladung dem Ende (1,10 Volt), dann tritt die Vorrichtung zur Parallelschaltung der Steuerzellen in Funktion; dies bewirkt, daß die Spannung der Reserve-Steuerzelle 3 auf 1,25 Volt absinkt und in diesem Punkt der Kurve die Spannungskurve für die Belriebs-Steuerzelle 2 für den normalen Betrieb erreicht; dies hat zur Folge, daß die Gesamtspannung ganz leicht ansteigt, weil jetzt die Reserve-Steuerzelle zu der Batterie dazukommt. Will man in diesem Moment die Batterie zum Starten benutzen (hierbei . ist z. B. eine Entladestromstärke von Ampere erforderlich), dann ergeben sich entsprechende Entladungen der Batterie einerseits und der beiden Steuerzellen andererseits.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung des Entladungszustands einer Akkumulatorenbatterie, bei welchem den Stammzellen der Batterie mindestens eine durch Messung der Spannung zur Anzeige des Ladezustandes dienende, in Reihe geschaltete Steuerzelle zugeordnet wird, deren Kapazität kleiner als die der Stammzellen ist, dadurch gekennzeichnet, daß man von den η Zellen der Batterie, welche H₁ Stammzellen (1) mit einer Kapazität C und 2 /1, Steuerzellen (2 n„ = η — H₁) umfaßt, die 2 h., Steuerzellen in zwei Gruppen von /:₂ Steuerzellen (2, 3) mit der Kapazität (1 — xjC bzw. χ C aufteilt (worin χ eine beliebige Zahl ist, die größer als 0 und kleiner als 1 ist), daß man diese beiden Gruppen mit den H₁ Stammzellen in Reihe schaltet, derart, daß die beiden Gruppen von H₂ Steuerzellen zueinander parallel geschaltet sind (F i g. 1 bis 6) und daß man dann die vorhandene Differenz der Entladespannungen zwischen diesen beiden Gruppen mißt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Prüfung mehrerer aufeinanderfolgender Entladungszustände X₁C, X₂C ... X_nC η Paare von Steuerzellen (2, 3) einsetzt, die eine Kapazität von (1 — X₁) C, (1 — x.,) C ... (1 — X_n)C bzw. X₁C, X₂C ... x„C aufweisen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß n, gleich 1 gemacht wird, so daß die einzelnen Gruppen jeweils nur aus einer einzigen Steuerzelle (2, 3) bestehen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe χ in bekannter Weise einen Wert erhält, der einem vorbestimmten, zu ermittelnden Entladezustand entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorhandene Differenz der Entladespannungen zwischen den beiden Gruppen dadurch ermittelt, daß man zwischen den Gruppen der Steuerzellen (2, 3) einen ständigen Stromfluß erzeugt, dessen Stärke gemessen wird (F i g. 2 und 3).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Stromfluß so lange verhindert, bis die Stärke des Stromes einen vorbestimmten Wert erreicht hat (F i g. 4).

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Strom gelieferte Signal verstärkt wird, um den Schwellwert für das Ansprechen der Vorrichtung heraufzusetzen (F i g. 6).

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Reihenschaltung von Stammzellen (1) der Kapazität C an der Klemme (5) zwei parallele Steuerzellen (2, 3) oder zwei parallele Gruppen von Steuerzellen der Kapazität (1 — x) C und χ C angeschlossen sind und zwischen den freien Klemmen der Steuerzellen ein Steuerstromkreis (8) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, "daß die Gruppen Ύοη Steuerzellen (2, 3) in einem einzigen Zellengefäß untergebracht sind und daß ihre Platten, beispielsweise die negativen Platten, an eine einzige Klemme (5) angeschlossen sind, während ihre positiven Platten zwei Klemmen (6, 7) bilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen von Steuerzellen (2, 3) an dem positiven Ende der Stammzellen (1) der Batterie angeordnet sind und die negativen Klemmen der Steuerzellen an die positive Klemme der Stammzellen der Batterie angeschlossen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerströmkreis einen Signalgeber (9) aufweist, der ein Signal gibt, sobald die Differenz der Spannungen zwischen den freien Klemmen (6, 7) der beiden Gruppen von Steuerzellen (2, 3) einen vorbestimmten Wert erreicht hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (9) eine Signallampe ist, die unmittelbar in den Kontrolloder Steuerstromkreis (8) eingeschaltet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (9) in einem Hilfsstromkreis (10) liegt, der durch ein Relais (11) in dem Steuerstromkreis (8) betätigt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerstromkreis (8) ein Sperrglied (12) liegt, welches dazu dient, den Durchgang des Stromes in diesem Stromkreis zu sperren, wenn die Differenz der Spannungen zwischen den freien Klemmen (6, 7) der Gruppen von Steuerzellen (2, 3) einen vorbestimmten Wert unterschreitet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (12) eine Diode, beispielsweise eine Germaniumdiode ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis (8) einen Verstärker (13) enthält, der den Signalgeber (9) speist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Batterie vorzugsweise als

Pufferbatterie arbeitet, gekennzeichnet durch einen Umschalter (19) für Ladung oder Entladung, der auf die Stromrichtung während der Ladung anspricht, und wobei der Nutzstromkreis an die freie Klemme (7) der Reserve-Steuerzelle (3) angeschlossen ist, solange die Batterie entladen wird und der Nutzstromkreis an der freien Klemme (6) der Betriebs-Steuerzelle (2) liegt, wobei ein als selektives Organ dienendes Relais (29) an ein Gerät (31) angeschlossen ist, das zur Feststellung der Spannungsdifferenz zwischen den freien Klemmen (6, 7) der Steuerzellen dient und das Relais gleichzeitig dazu dient, die Reserve-Steuerzellen (3) und die Betriebs-Steuerzelle (2) parallel zu schalten, sobald die Spannungsdifferenz einen bestimmten Wert erreicht hat.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (19) einen Elektromagneten besitzt, dessen Erregerwicklung in Reihe mit dem Nutzstromkreis liegt und dazu dient, zwei Kontakte (26 a, 26 b) zu betätigen, die _in zwei getrennten Stromzweigen liegen, die einerseits den Nutzstromkreis an die freien Klemmen der Reserve-Steuerzellen (3) anschließen und andererseits an die Betriebs-Steuerzellen (2), derart, daß bei Schließung des einen Kontaktes gleichzeitig der andere Kontakt geöffnet wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (29) einen Elektromagneten besitzt, dessen Erregerwicklung (30) im Stromkreis eines Transistors (31) oder eines dementsprechenden elektrischen Bauteils liegt, das an die Klemmen der Reserve-Steuerzellen (3) und der Betriebs-Steuerzellen (2) angeschlossen ist, derart, daß die Wicklung von einem Strom durchflossen wird, sobald die Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen der betreffenden Steuerzellen einen bestimmten Wert erreicht, um die Schließung eines Kontaktes zu bewirken.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet des Relais eine zweite Erregerwicklung (38) aufweist, die einerseits an der freien Klemme (7) der Reserve-Steuerzelle (3) unter Zwischenschaltung eines Kontaktes (37) liegt und andererseits an der freien Klemme (6) der Betriebs-Steuerzelle (2), und daß das Relais dazu dient, die Steuerzellen parallel zu schalten.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter und die Basis des Transistors (31) an die freie Klemme (7) der Reserve-Steuerzelle (3) bzw. an die freie Klemme (6) der Betriebs-Steuerzelle (2) angeschlossen sind, während die Erregerwicklung (30) für den Elektromagneten des Relais (29) im Kollektorkreis des Transistors (31) liegt.

22."Vorrichtung nach- einem der Ansprüche 17 bis 21, gekennzeichnet durch einen Signalgeber (39), der durch das Relais (29) für die Parallelschaltung in den Steuerkreis gelegt wird und dazu dient, die 'erfolgte Entladung der Reserve-Steuerzellen (3) bzw. die Beendigung des Ladevorganges der Reserve-Steuerzellen anzuzeigen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis einen Signalgeber (43) enthält, der dazu dient, die Entladung anzuzeigen, und einen weiteren Signalgeber (42), um den Beginn der Ladung anzuzeigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen