DE1496229C

DE1496229C - Overcharge-proof charger for accumulators

Info

Publication number: DE1496229C
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
Publication date: 1971-07-01

Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft eine überladungssichere Lade- des Ladekreises, E die Spannung der-LadestromquelleThe invention relates to an overcharge-proof charging circuit of the charging circuit, E the voltage of the charging current source

Vorrichtung für mindestens zwei hintereinander- . und e die an den Klemmen des Akkumulators maximalDevice for at least two in a row. and e the maximum at the terminals of the accumulator

geschaltete Akkumulatoren mit durch den Druck im zulässige Spannung ist. Erfindungsgemäß kann dabeiswitched accumulators with the pressure im permissible voltage. According to the invention can thereby

Inneren der Akkumulatoren gesteuerte Schalter zur der in Abhängigkeit von den Veränderungen des im Regelung des Ladestroms. 5 Akkumulatorinneren herrschenden Druckes veränder-Inside the accumulators controlled switch to the depending on the changes in the Regulation of the charging current. 5 The pressure inside the accumulator varies.

Druckempfindliche Schalter für das Regeln des liehe Wert des Nebenschlußwiderstandes für einePressure sensitive switches for regulating the borrowed value of the shunt resistance for a

Ladestroms sind bekannt. Weiter ist es bekannt, beim bestimmte Größe des Druckes" den Widerstandswert r Charging currents are known. It is also known to determine the resistance value r

Laden von hintereinandergeschalteten Akkumulatoren haben..Charging accumulators connected in series ..

jeden Akkumulator mit einem Nebenschluß zu ver- Hauptziel der Erfindung ist es, zu verhindern, daß sehen, um eine schädliche Überladung eines jeden io Akkumulatoren unter der Wirkung des in ihrem Akkumulators ohne Ladestromunterbrechung aus- Inneren herrschenden Drucks zerplatzen. Dieses Ziel zuschließen. Der Strom im Nebenschluß wird bei kann nur durch eine druckgesteuerte Regeleinrichtung dieser bekannten Vorrichtung durch die Akku- wirksam erreicht werden. Die Menge des freigesetzten mulatorspannung beim Laden kontrolliert. Die Rege- Gases und demnach auch der Druck im Inneren des lung des Ladestroms erfolgt also ganz allgemein in 15 Akkumulators sind nämlich keine linearen Funktionen Abhängigkeit von der Klemmenspannung des Akku-. der Klemmenspannung und weisen überdies noch eine mulators. Dabei ist es zunächst schwierig, Dioden zu bedeutende Temperaturabhängigkeit auf. finden, die genau bei der gewünschten Spannung durch- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt beim lässig werden und dennoch in der Lage sind, eine aus- gegebenen Druck der Nebenschlußwiderstand in reichende Stromstärke im Nebenschlußkreis zu führen, ao Funktion. Ist die ' gewünschte Endspannung an der Überdies ist eine derartige Spannungsregelung tempe- Batterie noch nicht erreicht, so fließt dabei weiter ein raturabhängig. Es ist daher keineswegs ausgeschlossen, schwacher Strom durch die Batterie. Die Ladung wird daß schon vor dem Leitendwerden der. über die also fortgesetzt, aber bei sehr verminderten Mengen Klemme des Akkumulators geschalteten Dioden im freigesetzten Gases oder bei Akkumulatortypen mit Akkumulatorinneren ein gefährlicher Druck auf- 25 dünnen gesinterten Elektrodenträgern und herabgebaut wird. Die Gefahr eines solchen Druckanstiegs gesetzten Elektrodenabständen auch ganz ohne Freiist dabei um so größer, je stärker der zur Ladung setzung von Gasen. Dadurch kann der Ladevorgang benutzte Strom ist. Diese Gefahr stellt einen schwer- fortgesetzt werden, bis die gewünschte Spannung wiegenden Nachteil der bekannten Vorrichtung dar. erreicht ist.to each accumulator with a shunt to the main aim of the invention is to prevent that see to a harmful overcharging of any io accumulators under the action of in their Accumulator bursts without interruption of charging current from inside prevailing pressure. This goal close. The current in the shunt is only possible through a pressure-controlled control device this known device can be achieved effectively by the battery. The amount of released Checked the transformer voltage during charging. The reg gas and therefore also the pressure inside the The charging current is developed quite generally in 15 accumulators are not linear functions Depending on the terminal voltage of the battery. the terminal voltage and also have a mulators. It is initially difficult for diodes to have significant temperature dependence. find that exactly at the desired voltage through- When the device according to the invention occurs when become casual and still be able to withstand a given pressure of the shunt resistance in To carry sufficient amperage in the shunt circuit, ao function. Is the 'desired final voltage at the In addition, such a voltage regulation tempe battery has not yet been achieved, so it continues to flow into it depending on the temperature. It is therefore by no means excluded, weak current through the battery. The charge will that even before the. over which so continued, but with very reduced amounts Terminal of the accumulator switched diodes in the released gas or with accumulator types Dangerous pressure on the inside of the accumulator - 25 thin sintered electrode carriers and degraded will. The danger of such a pressure increase is set electrode distances without any freedom The stronger the charge of gases, the greater the charge. This allows the charging process used electricity is. This danger poses a difficult task to continue until the desired tension major disadvantage of the known device. Is reached.

Es ist weiter schon eine Vorrichtung bekannt, die 30 Ist aber die gewünschte Spannung schon erreicht, sich nicht mit Ladung und Überladung, sondern mit wenn der Nebenschlußwiderstand in Funktion tritt, Entladung und Polumkehr beschäftigt. Bei dieser Vor- so durchfließt den Akkumulator kein Strom mehr. Ist richtung ist bereits eine Drucksteuerung bekannt, die sogar eine höhere Spannung erreicht, so entlädt sich gleichzeitig auf die Klemmenspannung ansprechen der Akkumulator über den Nebenschlußwiderstand, soll. Die Vorrichtung spricht dabei jedoch nicht auf den 35 bis der gewünschte Spannungswert erreicht ist. Der Wert der Klemmenspannung, sondern lediglich auf Druck im Inneren der Batterie nimmt während dieses ihre Polarität an. Das ist deshalb verständlich, weil es Entladungsvorgangs ab. Die erfindungsgemäße Regelsich eben nicht um ein Ladegerät, sondern um einen einrichtung steuert daher gleichzeitig den Druck im Überentladungsschutz handelt. Bei der Polumkehr Inneren des Akkumulators und die Akkumulatorkommt es nicht darauf an, einen gegebenen Spannungs- 40 klemmenspannurig. Der sich einstellende Druckwert wert an den Klemmen abzuwarten. Bei einer der- kann wegen der eben erläuterten Funktionsweise so artigen Vorrichtung gibt es, sobald einmal die Neben- niedrig gewählt werden, daß sich eine absolute Sicheschlußleitung wirksam geworden ist, nur eine Möglich- rung gegen das Zerplatzen ergibt, keit, auf einen gegebenen Ladungszustand zurück- Erfindungsgemäß wird dem Akkumulator ein auf zukommen, nämlich die Umkehr der Stromrichtung. 45 einen Gasdruck vorbestimmter Höhe ansprechendes Die Vorrichtung kann daher für Überladungen in Ventil zugeordnet. Der auf den Druckanstieg ankeinem Fall verwendet werden. Bei weiteren bekannten sprechende und dabei den Nebenschlußkreis schlie-Ladevorrichtungen wird bei Auftreten eines zu hohen ßende Schalter kann dabei einer auf ihrer einen Seite Drucks in der Batterie der Ladestrom unterbrochen. von dem im Akkumulatorinneren herrschenden Druck Das tritt dabei auch dann ein, wenn der Ladevorgang 50 beaufschlagten Membran zugeordnet sein, die auf noch gar nicht beendet ist. Die Ladung könnte erst ihrer anderen Seite federbelastet ist. Die Membran nach Druckabbau wieder fortgesetzt werden. Auf diese schließt zweckmäßig das Ende einer axialen Bohrung Weise wird der Ladevorgang unkontrollierbar und in einem auf den Akkumulator aufschraubbaren Rohr unter Umständen sehr lang. ab, das mit einem die Feder enthaltenden, vorzugs-Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteilen ab- 55 weise auf seiner Außenseite das Schaltergehäuse zuhelfen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch tragenden Gehäuse verbunden ist. Von der axialen erreicht, daß in an sich bekannter Weise jeder Akku- Bohrung des Rohres geht dabei eine Querbohrung mulator mit einem Nebenschlußkreis versehen ist, aus, deren Mündung mit einem das Sicherheitsventil der Nebenschlußkreis mit einem Nebenschlußwider-. bildenden Ring aus elastischem Material abgedeckt stand und einem auf den Druckanstieg im Akku- 60 ist. Eine solche Ausführungsform ist fertigungstechmulator ansprechenden und den Nebenschlußkreis nisch besonders einfach und funktionssicher. Siehst schließenden Schalter verbunden ist, wobei der Neben- deshalb besonders gut geeignet, bei der erfindungsschluüwidersland r einen durch die Beziehung ' gemäßen Ladevorrichtung als Überdruckschutzsteuerung eingesetzt zu werden.A device is also known which, when the desired voltage has already been reached, does not deal with charging and overcharging, but rather with discharging and pole reversal when the shunt resistance comes into operation. In this case, no more current flows through the accumulator. If the direction is already a pressure control known, which even reaches a higher voltage, then the accumulator should respond to the terminal voltage at the same time via the shunt resistor. However, the device does not respond to FIG. 35 until the desired voltage value is reached. The value of the terminal voltage, but only due to pressure inside the battery, assumes its polarity during this. This is understandable because it starts discharging. The rule according to the invention is not a charger, but a device that controls the pressure in the overdischarge protection at the same time. With the pole reversal inside the accumulator and the accumulator it is not important to clamp a given voltage. Wait for the pressure value to be set at the terminals. In one of these devices, because of the mode of operation just explained, there is only one possibility against bursting, as soon as the secondary low is selected so that an absolute safety circuit has become effective, for a given state of charge back- According to the invention, the accumulator will have an impact, namely the reversal of the current direction. 45 a gas pressure of a predetermined level responsive to the device can therefore be assigned to valve overloads. Which can in no case be used on the pressure rise. In other known speaking and thereby the bypass circuit closing charging devices, the charging current can be interrupted when an excessively high ßende switch occurs on one side of the pressure in the battery. of the pressure prevailing inside the accumulator. This also occurs when the charging process 50 is assigned to an acted upon membrane that has not yet ended. The load could only be spring-loaded on its other side. The membrane can be continued again after depressurization. This expediently closes the end of an axial bore in such a way that the charging process becomes uncontrollable and under certain circumstances can be very long in a tube that can be screwed onto the accumulator. From that with a spring-containing, preferred objective of the invention is to remedy these disadvantages on its outside, the switch housing. According to the invention, this goal is connected by the supporting housing. From the axial achieved that in a known manner each battery bore of the tube is a transverse bore mulator is provided with a shunt circuit, the mouth of which is connected to the safety valve of the shunt circuit with a shunt resistance. forming ring made of elastic material was covered and one on the pressure increase in the battery 60 is. Such an embodiment is manufacturing technology appealing and the shunt circuit is particularly simple and reliable. See closing switch is connected to be the incidental therefore particularly well suited in the r erfindungsschluüwidersland a proper by the relation 'charging apparatus used as an overpressure protection control.

H. ^e 65 Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der H. ^e 65 Further advantages, details and features of the

/.;. . ₍, Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung./.;. . ₍ , Invention emerge from the following description.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweiseIn the drawing the invention is for example

gegebenen Wert aufweist, wobei R der Stell widerstand erläutert, und zwar zeigthas given value, where R explains the control resistor, namely shows

F i g. 1 die Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 1 the circuit of the device according to the invention,

F i g. 2 eine entsprechende Schaltung einer Akkumulatorenbatterie mit mehreren Einzelelementen,F i g. 2 a corresponding circuit of a storage battery with several individual elements,

F i g. 3 im vergrößerten Maßstab eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,F i g. 3 a sectional view of the device according to the invention on an enlarged scale,

F i g. 4 im vergrößerten Maßstab sowie teilweise aufgerissen und im Schnitt eine Seitenansicht eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Manostats,F i g. 4 on an enlarged scale and partially torn away and in section a side view of an in the manostats used in the device according to the invention,

F i g. 5 einen Schnitt bei Linie V-V von F i g. 4,F i g. 5 shows a section at line V-V of FIG. 4,

F i g. 6 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Ladestromveränderungen eines Akkumulators vom Wert des zugehörigen Nebenschlußwiderstandes,F i g. 6 shows a graphic representation of the dependency of the changes in the charging current of an accumulator the value of the associated shunt resistance,

F i g. 7 eine graphische Darstellung der Druckänderungen im Inneren eines Akkumulators in Abhängigkeit von der Zeit,F i g. 7 is a graph showing the changes in pressure inside an accumulator in FIG Dependence on time,

F i g. 8 eine graphische Darstellung der Veränderungen des den Akkumulator durchfließenden Stroms in Abhängigkeit von der Zeit undF i g. 8 is a graph showing the changes in the current flowing through the accumulator depending on the time and

F i g. 9 eine graphische Darstellung der Spannungsveränderungen des gleichen Elementes in Abhängigkeit von der Zeit.F i g. 9 shows a graphical representation of the voltage changes of the same element as a function from the time.

■ Fig. 1 bis 3 zeigen eine Batterie, die aus einer bestimmten Anzahl Akkumulatoren 1, I₁... 1_K ... besteht, die unter Zwischenschaltung eines veränderlichen Stellwiderstandes 3 von einer Strom-, quelle 2 geladen werden. Einem in F i g. 1 dargestellten Akkumulatorelement I_n ist ein mit Klemmen des Elementes verbundener Nebenschlußwiderstand 4 zugeordnet.1 to 3 show a battery which consists of a certain number of accumulators 1, I ₁ ... 1 _K ... which are charged by a current source 2 with the interposition of a variable variable resistor 3. One in Fig. Accumulator element 1 shown I _n is associated with a service associated with terminals of the shunt resistor element. 4

In Reihe mit dem Nebenschlußwiderstand 4 ist ein Kontakt 5 eines Mikroschalters geschaltet. Der Kontakt 5 wird von dem im Akkumulatorinneren herrschenden Druck beaufschlagt. Der Kontakt 5 schließt nur dann, wenn dieser Druck einen gewissen, vorgewählten Grenzwert übersteigt.A contact 5 of a microswitch is connected in series with the shunt resistor 4. The contact 5 is acted upon by the pressure prevailing inside the accumulator. Contact 5 closes only if this pressure exceeds a certain, preselected limit value.

F i g. 2 zeigt den Fall, in dem sämtliche Akkumulatorelemente 1, I₁, I₂, I₃... einer Batterie mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen sind. Letztere kann eine Membran 6 aufweisen, die der Einwirkung des im Akkumulator herrschenden Druckes unterworfen ist und auf einen Finger 7 einwirkt, der den Mikroschalter 8 betätigt.F i g. 2 shows the case in which all accumulator _{elements 1, I 1} , I ₂ , I ₃ ... of a battery are provided with a device according to the invention. The latter can have a membrane 6 which is subjected to the action of the pressure prevailing in the accumulator and which acts on a finger 7 which actuates the microswitch 8.

In, F i g. 3 ist diese Anordnung mehr im einzelnen dargestellt. Zwei Sätze positiver Elektroden 9 und negativer Elektroden 10 sind über Klemmen 11, 12 und Leitungen 13 und 14 mit der Ladevorrichtung verbunden. Leitungen 15 und 16 verbinden die Klemmen 11 bzw. 12 mit dem Nebenschlußwiderstand 4 und dem Mikroschalter 8. Die Membran 6 ist in ein Gehäuse 17 eingebracht und schließt das Ende einer Bohrung 18 ab, über die der im Inneren des Akkumulatorbehälters herrschende Druck auf sie einwirkt.In, F i g. 3 this arrangement is shown in more detail. Two sets of positive electrodes 9 and Negative electrodes 10 are connected to the charger via terminals 11, 12 and leads 13 and 14 connected. Lines 15 and 16 connect terminals 11 and 12, respectively, to the shunt resistor 4 and the microswitch 8. The membrane 6 is placed in a housing 17 and closes it The end of a bore 18 through which the pressure prevailing inside the accumulator container is applied to it acts.

Das die Membran enthaltende Gehäuse 17 kann in Form eines Manostats ausgebildet sein, wie in den Beispielen gemäß den F i g. 4 und 5 dargestellt ist. In diesem Fall umfaßt dieses Gehäuse 17 ein die Bohrung 18 aufweisendes Rohr 19, das an den Behälter des Akkumulators anschließbar ist. An seinem oberen Teil 21 endet das Rohr 19 in einer Platte mit einer Aussparung 22. Die Membran 6 ist über diese Platte gespannt und beispielsweise vermittels eines Rings 23 darauf festgelegt. Oberhalb des Rings 23 ist ein tariertes Rückholorgan angeordnet, beispielsweise eine Schraubenfeder 24, die in einer Schale 25 sitzt, die auf dem Ring 23 aufliegt. In der Mitte der Schale ist ein Teil 26 vorgesehen, das einen Unterleg- oder Kontaktteil zum Zusammenwirken mit dem Finger 7 des Mikroschalters bildet, der bis in das Innere des Gehäuses 17 hineinragt, das den gesamten oberen TeilThe housing 17 containing the membrane can be designed in the form of a manostat, as in FIG Examples according to FIGS. 4 and 5 is shown. In this case, this housing 17 comprises a die Bore 18 having tube 19 which can be connected to the container of the accumulator. On his upper part 21, the tube 19 ends in a plate with a recess 22. The membrane 6 is over this Tensioned plate and fixed thereon, for example by means of a ring 23. Above the ring 23 is a tared return member is arranged, for example a helical spring 24 which is seated in a shell 25, which rests on the ring 23. In the middle of the shell, a part 26 is provided that a washer or Forms contact part for interaction with the finger 7 of the microswitch, which extends into the interior of the Housing 17 protrudes, which covers the entire upper part

' 5 des Manostats umschließt. Die Höhe des Teils 26 ist entsprechend dem Verformungsgrad der Membran und infolgedessen dem Grenzwert des zulässigen Druckes gewählt.'5 of the manostat encloses. The height of the part 26 is corresponding to the degree of deformation of the membrane and consequently selected the limit value of the allowable pressure.

Das Gehäuse des Mikroschalters 8 kann oben aufThe housing of the microswitch 8 can be on top

ίο dem Manostat befestigt sein, beispielsweise mit Hilfe von Öffnungen 28 und 29, wie sie aus F i g. 4 ersichtlich sind.ίο be attached to the manostat, for example with the help of openings 28 and 29, as shown in FIG. 4 can be seen.

An die axiale Bohrung 18 ist eine Querbohrung 30 angeschlossen, die im Freien mündet und von einem Ring 31 aus Kautschuk od. dgl. verschlossen ist, der als Sicherheitsventil arbeitet, weil er sich ausdehnt oder unter der Wirkung des Druckes zersprengt wird.To the axial bore 18, a transverse bore 30 is connected, which opens in the open and from a Ring 31 made of rubber or the like is closed, which works as a safety valve because it expands or burst under the action of pressure.

Es soll angenommen werden, daß die SpannungIt is assumed that the voltage

der Stromquelle 2 E ist und der Stellwiderstand 3 einen Widerstand R hat, durch den ein Ladestrom / fließt. Weiter soll der Akkumulator 1 der Ordnung η eine Eigenspannung e besitzen und parallel zu einem Nebenschlußwiderstand 4 mit Widerstandswert r gelegt sein. Der Strom / wird dann in zwei Komponenten zerlegt, von denen die eine, der Strom Z₁, den Akkumulator durchfließt und die andere, der Strom z₂, den Stromkreis des Nebenschlußwiderstandes durchläuft. Auf Grund der Kirchoffschen Gesetze gelten also folgende Gleichungen:the current source 2 is E and the variable resistor 3 has a resistor R through which a charging current / flows. Furthermore, the accumulator 1 of the order η should have an internal voltage e and be placed parallel to a shunt resistor 4 with a resistance value r . The current / is then broken down into two components, one of which, current Z ₁ , flows through the accumulator and the other, current z ₂ , flows through the circuit of the shunt resistor. Based on Kirchoff's laws, the following equations apply:

RI + e - E = 0, (1) RI + e - E = 0, (1)

E = RI + ri₂, E = RI + ri ₂ , Daraus folgt:It follows: (2)(2) e = ri₂,e = ri ₂ , (3)(3) I = h + h .I = h + h. (4)(4)

Wenn der den Akkumulator durchfließende Strom für einen geeigneten Wert des Nebenschlußwiderstandes r auf 0 abfällt, d. h., wenn der Ladevorgang des Akkumulators aufhört, ist J₁ = 0 und damitWhen the current flowing through the accumulator drops to 0 for a suitable value of the shunt resistance r , that is, when the charging process of the accumulator ceases, J ₁ = 0 and thus

daraus läßt sich ableiten:from this we can deduce:

r = R· r = R

E-eE-e

Dieses Verhältnis definiert einen kritischen Wert des Nebenschlußwiderstandes, bei dem kein Strom mehr in den Akkumulator fließt.This ratio defines a critical value of the shunt resistance at which there is no more current flows into the accumulator.

Ist der Widerstand höher als der kritische Wert, dann fließt ein bestimmter, verhältnismäßig niedriger Strom durch den Akkumulator, weil dann Z₁ größer als 0 ist. Es liegt dann ein niedriger Ladestrom vor.If the resistance is higher than the critical value, then a certain, relatively low current flows through the accumulator because Z _{1 is} then greater than zero. The charging current is then low.

Wenn der Wert des NebenschlußwiderstandesWhen the value of the shunt resistance

niedriger ist als der vorstehend erwähnte kritische Wert, dann überwiegt der Strom im Nebenschlußkreis, und der Akkumulator entlädt sich, weil Z₁ kleiner als Oist.is lower than the above-mentioned critical value, then the current predominates in the shunt _{circuit, and the accumulator discharges because Z 1 is} smaller than O.

Nachstehend sind drei Zahlenbeispiele angegeben.Three numerical examples are given below.

For example

. Es wird angenommen, daß es sich um eine Batterie mit hermetisch dichten Akkumulatorelementen handelt] von denen jede eine Anfangsüberladungsspannung von e = 1,5 Volt besitzt, daß die Spannung des Ladestromkreises 120 Volt beträgt und daß der Stellwiderstand R derart eingestellt ist, daß sich ein Lade-. It is assumed that it is a battery with hermetically sealed accumulator elements] each of which has an initial overcharge voltage of e = 1.5 volts, that the voltage of the charging circuit is 120 volts and that the variable resistor R is set in such a way that a Loading

strom von 4,5 A ergibt, der ungefähr dem Wert -ycurrent of 4.5 A results, which is approximately the value -y

entspricht, also R = 26,7 Ohm; also ergibt sich „. _ 1,5corresponds to, i.e. R = 26.7 ohms; so the result is “. _ 1.5

^{rc = 26}'⁷'T77 = 0,33 Ohm. lö,5 ^{rc = 26} ' ⁷ ' T77 = 0.33 ohms. Lö, 5

Durch diese Berechnung kann also der sogenannte kritische Widerstand bestimmt werden, bei dem das Laden des Akkumulators aufhört, sobald der Nebenschlußwiderstand in den Stromkreis eingeschaltet ist.With this calculation, the so-called critical resistance can be determined at which the Charging of the accumulator stops as soon as the shunt resistor is switched on in the circuit.

Example 2

*·* ·

. Es werden dieselben Größen wie im Beispiel 1 vorausgesetzt. Wenn ein Strom mit niedriger Stärke den Akkumulator weiterhin durchfließen soll und dieser Ladestrom 1 A (bei einem Batteriegesamtladestrom von 4,5 A) beträgt, dann ergibt sich: Z₁ = /- i₂ = 4,5-1 = 3,5 A .. The same sizes as in example 1 are assumed. If a current of low strength is to continue to flow through the accumulator and this charging current is 1 A (with a _{total battery charging current of 4.5 A), then the result is: Z 1} = / - i ₂ = 4.5-1 = 3.5 A. .

Daraus folgt unmittelbar :From this it follows immediately:

r_f = — =-^1 = 0,43Ohm. I₁ 3,5 r _f = - = - ^ 1 = 0.43Ohm. I ₁ 3.5

Wenn also beim Einschalten des Nebenschlußwiderstandes der Akkumulator mit einer kleinen Ladestromstärke von 1 A geladen werden soll, muß dieser Widerstand einen Widerstandswert von 0,43 Ohm erhalten. . . .So if when switching on the shunt resistor the accumulator with a small Charging current of 1 A is to be charged, this resistor must have a resistance of 0.43 ohms receive. . . .

Example 3

Auch hier werden die gleichen Bedingungen vorausgesetzt. Wird der Akkumulator bei einer Spannung von 1,5 Volt mit einer Stromstärke von 0,5 A entladen, dann lautet die Formel:The same conditions are assumed here as well. If the accumulator is discharged at a voltage of 1.5 volts with a current of 0.5 A, then the formula is:

/₂ = 4,5 + 0,5 = 5 A ./ ₂ = 4.5 + 0.5 = 5 A.

Daraus folgt:It follows:

r = ^- = 0,3 Ohm. r = ^ - = 0.3 ohms.

Auf diese Weise wird der Wert des Widerstandes bestimmt, bei dem der Akkumulator entladen wird, sobald der Druck im Inneren des Behälters ansteigt.In this way the value of the resistance is determined at which the accumulator is discharged, as soon as the pressure inside the container rises.

Es wurden Versuche angestellt und die folgenden Werte erzielt:Experiments were made and the following values were achieved:

Ladestromstärke / in AmpereCharging current / in amperes

3,53.5

2,52.5

1,51.5

Versuchswert r_c unter Berücksichtigung des Amperemeter-Eigenwiderstandes von etwa 0,07 Ohm Test value r _c taking into account the ammeter intrinsic resistance of approx. 0.07 ohms

Berechneter r_c-Wert in OhmCalculated r _c value in ohms

0,32
0,330.32
0.33

0,37
0,370.37
0.37

0,43
0,420.43
0.42

0,48
0,50.48
0.5

0,58 0,60.58 0.6

0,70 0,750.70 0.75

0,95 10.95 1

Die Versuchsergebnisse stimmen also mit den errechneten Werten gut überein.The test results agree well with the calculated values.

In F i g. 6 ist eine auf Grund von Versuchen erhaltene Kurvenschar dargestellt, die die Veränderungen der Ladestromstärke eines Akkumulators in Abhängigkeit vom Widerstandswert des Nebenschlußwiderstandes wiedergibt. Auf die Ordinaten sind die Werte des Lade- und Entladestromes und auf die Abszissen der Widerstandswert aufgetragen. Die Kurven' stellen die veränderlichen Werte der Stärke des Gesamtladestroms dar, d. h. desjenigen Stromes, der von der die gesamte Batterie ladenden Stromquelle geliefert wird-In Fig. 6 shows a family of curves obtained on the basis of tests showing the changes the charging current of an accumulator as a function of the resistance value of the shunt resistor reproduces. On the ordinates are the values of the charging and discharging current and on the The abscissa shows the resistance value. The curves' represent the changing values of strength the total charge current, d. H. of the current drawn by the current source charging the entire battery is delivered-

In diesen Kurven ist der' Widerstand des Amperemeters nicht berücksichtigt, der zur Durchführung der verschiedenen Messungen diente. Zu den verschiedenen Werten des Widerstandes r muß also noch der Eigenwiderstand des Amperemeters von 0,07 Ohm hinzugefügt werden. In den Kurven sind die in der vorstehenden Tabelle angegebenen Versuchsdaten aufzufinden. These curves do not take into account the resistance of the ammeter used to make the various measurements. The intrinsic resistance of the ammeter of 0.07 ohms must be added to the various values of the resistance r. The test data given in the table above can be found in the curves.

Es konnte festgestellt werden, daß in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine selbsttätige Regelung stattfand. Wenn nämlich der Druck im Inneren eines Akkumulators derart ansteigt, daß das Laden aufhört oder der Akkumulator zur Entladung gebracht wird, dann wird der Druck auf übliche Weise abgebaut. Sobald sich der Druckabfall am Manostat bemerkbar macht, wird der Nebenschlußwiderstand ausgeschaltet. Das Laden des Akkumulators nimmt dann unter Normalbedingungen seinen Fortgang. Wenn man erneut an der Überladungsschwelle angekommen ist, tritt der Manostat durch Druckerhöhung in Tätigkeit, und der Zyklus beginnt von vorn. In den F i g. 7, 8 und 9 sind die erhaltenen Ver-Suchsergebnisse dargestellt. So sind in F i g. 7 als Ordinate die im Akkumulatorinneren herrschenden Drücke in g/cm² aufgebracht und als Abszisse die Zeit in Minuten. Es ist ersichtlich, daß bei Druckanstieg auf 86 g/cm² der Strom abgeschaltet wird und der Druck nach ungefähr 9 Minuten wieder auf 76 g/cm² abfällt. Das Aufladen beginnt dann von neuenT, der Druck steigt an, usw.It was found that an automatic control took place in a device according to the invention. Namely, if the pressure inside an accumulator rises to such an extent that charging stops or the accumulator is discharged, then the pressure is reduced in the usual way. As soon as the pressure drop is noticeable at the manostat, the shunt resistor is switched off. The charging of the accumulator then continues under normal conditions. When you have reached the overload threshold again, the manostat comes into action by increasing the pressure, and the cycle starts all over again. In the F i g. 7, 8 and 9 show the obtained search results. Thus, in FIG. 7, the pressures prevailing inside the accumulator are ^{applied as the ordinate in g / cm 2} and the time in minutes as the abscissa. It can be seen that when the pressure rises to 86 g / cm ^2, the current is switched off and the pressure falls ^{again to 76 g / cm 2 after about 9 minutes.} Charging then starts over, the pressure rises, etc.

In F i g. 8 ist als Abszisse die Zeit in Minuten aufgetragen und als Ordinate die Veränderungen des den Akkumulator durchfließenden Stromes in Ampere. An den Kurven selbst sind als Parameter die an die Klemmen des jeweiligen Elementes angelegten Spannungen vermerkt. Die nahezu vertikalen Linien entsprechen dem Ein- bzw. Ausschalten des Neben-Schlußwiderstandes. Es ist zu bemerken, daß sich die Klemmenspannung des Akkumulators beim Zuschalten des Nebenschlußwiderstandes zuerst plötzlich und dann nur noch allmählich verändert. Wird jedoch andererseits angenommen, daß die KlemmenspannungIn Fig. 8, the time in minutes is plotted as the abscissa and the changes in the den as the ordinate Accumulator current flowing through it in amperes. The parameters on the curves themselves are those of the The voltages applied to the respective element are noted. The almost vertical lines correspond switching the shunt resistor on and off. It should be noted that the The terminal voltage of the accumulator suddenly suddenly occurs when the shunt resistor is switched on and then only gradually changed. On the other hand, if the terminal voltage

des Akkumulators bei Überladung z. B. gleich 1,5 Volt ist und daß der Nebenschlußwiderstand einen derartigen Wert besitzt, daß der den Akkumulator durchfließende Strom gleich Null ist, dann ist der Wert dieses Widerstandes durch nachstehende Formel bestimmt:of the accumulator in case of overcharging z. B. is equal to 1.5 volts and that the shunt resistance is such Has the value that the current flowing through the accumulator is equal to zero, then the value is this Resistance determined by the following formula:

r = R- r = R-

E-eE-e

Sobald der Akkumulator nicht mehr unter Ladung steht, fällt seine Spannung ab und erreicht z. B. 1,38 Volt. Diese neue Spannung bestimmt einen neuen kritischen Wert des Nebenschlußwiderstandes, der kleiner ist als der ursprüngliche Wert. Wenn man also einen feststehenden Widerstand besitzt, liegt sein Wert über demjenigen, den er für einen Nullstrom haben müßte, und daraus folgt, daß ein verhältnismäßig niedriger Strom den Akkumulator durchfließt. Dies ist die Erklärung dafür, daß sich der den Akkumulator durchfließende Strom bei Zuschalten seines Nebenschlußwiderstandes in den Stromkreis nicht auf seinen neuen Wert stabilisieren kann. Dieser Strom nimmt in seinem algebraischen Wert progressiv zu.As soon as the battery is no longer charged, its voltage drops and reaches z. B. 1.38 volts. This new voltage determines a new critical value of the shunt resistance, which is smaller than the original value. So if you have a steady resistance, your lie Value above that which it would have to have for a zero current, and it follows from this that a proportional low current flows through the accumulator. This is the explanation for the fact that the accumulator current flowing through it when its shunt resistor is switched on in the circuit can stabilize its new value. This current increases progressively in its algebraic value.

Schließlich sind in F i g. 9 die Spannungsveränderungen eines Akkumulatorelementes in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Diese Kurve entspricht selbstverständlich den beiden Kurven gemäß den F i g. 7 und 8. Bei Anwendung der Erfindung ist es möglich, eine tagelange Selbstregelung mit Ladeströmen zu erzielen, die den Wert der in Ah ausgedrückten Kapazität C erreichen können.Finally, in FIG. 9 the voltage changes of a battery element as a function represented by time. This curve naturally corresponds to the two curves according to FIGS. 7th and 8. When the invention is used, it is possible to use charging currents for days of self-regulation that can reach the value of the capacity C expressed in Ah.

Diese Überlegungen haben zu dem Vorschlag geführt, einen Widerstand zu verwenden, dessen Wert mit dem Druck veränderlich ist. Derartige Widerstände, z. B. auf der Basis von Graphit, sind an sich bekannt. Ihr Wert nimmt mit steigendem Druck ab. Also genügt es, diese mit dem im Behälterinneren herrschenden Druck oder einem korrekten Druck zu beaufschlagen. Im Falle einer Druckerhöhung ergibt sich also eine Verminderung des Wertes des einzuschaltenden Widerstandes. Es wird ein Ladestrom von 2,5 A (s. Fi g. 6) und ein kritischer Wert des Widerstandes r_c von gleich 0,57 Ohm angenommen; wenn dieser Widerstand zum Zeitpunkt seines Ein-Schaltens 0,47 Ohm beträgt, dann wird der Akkumulator durch einen Strom von ungefähr 0,40 A entladen. Mit abnehmendem Druck steigt der Wert des Nebenschlußwiderstandes an. Wenn dieser Wert 0,57 Ohm übersteigt, ist der den Akkumulator durchfließende Strom gleich Null. Nimmt der Druck noch mehr ab, erhöht sich der Wert des Widerstandes ebenfalls, und wenn er z. B. 0,87 Ohm erreicht, ist der Akkumulator von einem sehr niedrigen Ladestrom von 0,75 A durchflossen.These considerations have led to the proposal to use a resistor whose value varies with pressure. Such resistances, e.g. B. on the basis of graphite, are known per se. Their value decreases with increasing pressure. It is therefore sufficient to apply the pressure prevailing inside the container or a correct pressure to them. In the event of an increase in pressure, there is therefore a reduction in the value of the resistor to be switched on. A charging current of 2.5 A (see FIG. 6) and a critical value of the resistance r _c of equal to 0.57 ohms are assumed; if this resistance is 0.47 ohms at the time it is switched on, then the accumulator is discharged by a current of approximately 0.40 A. As the pressure decreases, the value of the shunt resistance increases. If this value exceeds 0.57 ohms, the current flowing through the accumulator is zero. If the pressure decreases even more, the value of the resistance also increases, and if it z. B. reaches 0.87 ohms, the battery is traversed by a very low charging current of 0.75 A.

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Claims

Patent claims:

1. Overcharge-proof charging device for at least two batteries connected in series with switches controlled by the pressure inside the batteries to regulate the charging current, characterized in that each battery is provided with a shunt circuit in a manner known per se, the shunt circuit with a shunt resistor (4) and a switch (8) which responds to the pressure increase in the accumulator and closes the shunt circuit, the shunt resistance r one being given by the relationship

r = Rr = R

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has a given value, where R is the variable resistor of the charging circuit, E is the voltage of the charging current source and e is the maximum permissible voltage at the terminals of the accumulator.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the value of the shunt resistance is variable depending on the changes in the pressure inside the accumulator.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the accumulator is on a valve (31) which responds to a gas pressure of a predetermined level is assigned.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure increase responsive and thereby the shunt circuit closing switch (8) one on its one Associated with the side of the pressure applied to the membrane (6) inside the accumulator is, which is on its other side under the pressure of a spring (24).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that that of the Mimbran (δ) at The switch actuated by the gas pressure increase is a microswitch (8).

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the membrane (6) is the end an axial bore (18) in a tube (19) that can be screwed onto the accumulator, that with a spring (24) containing, preferably on its outside, the switch housing bearing housing (17) is connected.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that that a transverse bore (39) extends from the axial bore (IS) of the tube (19), the mouth of which is covered with a ring (31) made of elastic material which forms the safety valve is.

For this purpose 2 sheets of drawings 009 545/106