Zeitschalteinrichtung
für Batterieladegeräte Die Erfindung
bezieht sich auf eine Zeitschalteinrichtung für Batterieladegeräte, bei der außer
einem voreinstellbaren, einen Schaltkontakt steuernden Zeitlaufwerk zur Vorwahl
der Gesamtladedauer noch eine Einstelleinrichtung zum Vorbestimmen einer Nachladedauer
vorgesehen ist, wobei die Umschaltung auf Nachladen in Abhängigkeit vom Ladespannungsverlauf
beim Einsetzen des Gasens der zu ladenden Batterie erfolgt. Es sind bereits Ladegeräte
mit Zeitschalteinrichtungen bekannt, mit denen die Ladedauer einer Batterie und
damit die der Batterie zuzuführende elektrische Ladungsmenge vorgewählt werden kann.
Damit die Batterie nicht überladen wird, ist bei diesen Geräten eine Einrichtung
vorgesehen, die beim Erreichen eines bestimmten Ladezustandes die Ladung unterbricht.
Diese Einrichtung besteht bei einer Bleibatterie, bei der mit dem Einsetzen der
Gasung bekanntlich ein rascherer Anstieg der Batteriespannung erfolgt, beispielsweise
aus einem Umschaltrelais, das bei diesem Knick in der Ladekurve die Zeitschalteinrichtung
von Laden auf Nachladen umsteuert. Nach einer vorgegebenen bzw. vorwähibaren Zeitspanne,
vom Zeitpunkt dieser Umsteuerung an, wird die Ladung sodann unterbrochen. Ein bekanntes
Gerät weist beispielsweise einen elektrischen Antrieb, einen ersten, fest mit dem
Antrieb gekuppelten, nach zwölf bis vierzehn Stunden eine Abschaltung bewirkenden
Gasamtzeitschalter, der die Gesamtlededauer begrenzt, und einen durch das genannte
Umschaltrelais beim Gasungseinsatz ein zweites Zeitschaltwerk, z.B. über eine Magnetkupplung
an den gemeinsamen Antrieb ankuppelbaren
auf, der die Ladung nach einer vorgewählten Zeit von beispielsweise drei bis sechs
Stunden abschauet.
Diese Geräte sind jedoch nicht nur mechanisch
aufwendig und als Spezialanfertigungen geringerer Stückzahl daher teuer, sondern
sie lassen auch nach Beendigung der Ladung nur sehr unzureichend auf den Batteriezustand
schließen, d.h., sie geben keine Auskunft über die benötigten Ladezeiten, sondern
lediglich, ob die Batterie geladen oder defekt ist. Der Grad eines fortschreitenden
Verschleisses der Batterie kann nicht laufend am Gerät erkannt werden. Aufgabe der
Erfindung ist es, eine einfache, billige und sinnfällige zeitgesteuerte Schalteinrichtung
zu schaffen, mit der nicht nur die Gesamtladezeit und die Nachladezeit nach Wunsch
von Fall zu Fall beliebig einstellbar ist,
die, neben der laufenden Überwachung des Ladungsvorgangs, am Ende der Ladung auch
über den Ladezustand der Batterie, über den Grad der zuvor stattgefundenen Belastung
und gegebenenfalls auch über fortschreitende Änderungen und auftretende Mängel an
der Batterie Auskunft gibt. Nach der Erfindung sollen zur Vorwahl der Gesamtladedauer
und zum Vorbestimmen der Nachladedauer zwei voneinander getrennt elektrisch angetriebene,
unter Schließen von Schaltkontakten manuell auf die gewünschte Gesamt- bzw. Nachladedauer
einstellbare, nach dem Ablauf der voreingestellten Zeitspannung die zuvor geschlossenen
Kontakte öffnende Zeitlaufwerke vorgesehen sein, deren erstes, der Einstellung der
maximalen Gesamtlaufdauer dienende Zeitlaufwerk mit seinem Antriebsmotor an Spannung
liegt, wenn beide Zeitschalter aus der Ruhestellung herausgedreht und dadurch ihre
Schaltkontakte geschlossen sind, und deren zweites, die Nachladedauer begrenzende
Zeitlaufwerk dann an Spannung gelangt, wenn die Kontakte beider Zeitschalter geschlossen
sind und
die Batteriespannung überwachendes, den Gasungseinsatz erfassendes Relais anspricht
und seine Kontaktzunge umlegt. Dabei liegen die Kontakte der beiden Zeitschalter
vornehmlich zueinander in Reihe im Netzeingang des Batterieladegerätes. Zum Kontakt
des Zeitlaufwerkes für die Gesamtladedauer ist eine
Anzeigelampe,
insbesondere eine Glimmlampe parallelgeschaltet. Der Schaltkontakt des Überwachungsrelais
kann als Umschaltkontakt ausgebildet sein, dessen Schaltzunge hinter den Kontakten
der Zeitlaufwerke an Phase liegt. Der eine, in Ruhestellung des Relais angeschaltete
Relaiskontakt kann mit einer Anzeigelampe, insbesondere einer Glimmlampe verbunden
sein, die mit ihrem anderen Pol an Masse bzw. Null liegt. Der andere, mit dem Antriebsmotor,
insbesondere einem Synchronmotor des Nachladezeitlaufwerkes verbundene Kontakt kann
gleichfalls an eine, vornehmlich anders gefärbte Anzeigelampe angeschlossen sein.
Diese erfindungsgemäße Einrichtung vermag die gestellte Aufgabe mit einfachen Mitteln
zu lösen. Dabei sind die verwendeten Zeitschalter handelsübliche, in großen Stückzahlen
für diverse Geräte erforderliche Teile, die dadurch sehr preiswert erstellbar sind.
Die Zeitschalter können einzeln getrennt eingestellt werden. Durch entsprechende
Koppelung der Einstellwellen der beiden Zeitschalter, beispielsweise mittels eines
Zahnradantriebs von einem Zwischenzahnrad aus, könnten die beiden Einstellwellen
aber auch in einer einzigen Aufzugsbewegung pro Ladegerät in die Einschaltstellung
über . wer-.--n. Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Zeitschalteinrichtung nach der Erfindung in der
Ruhestellung seiner Zeitlaufwerke Fig. 2 ein prinzipielles Übersichtsschaltbild
eines Satterieladegerätes und der Zeitschatteinrichtung nach Fig. 1
;
Fig.
3 bis 6 vereinfachte Zustandsbilder der Einstellknebel der Zeitschalteinrichtung
nach der Erfindung und ihr zugeordneter Signallampen,
| wobei die einzelnen Figuren folgende Zustände veranscn"' @e.:
r |
Fig. 3 Beginn der Ladung; Fig. 4 Ende der Ladung bei zuvor normal
beanspruchter Batterie; Fig. 5 Ende der Ladung bei zuvor wenig oder nicht beanspruchter
Batterie; Fig. 6 Ende der Ladung bei defekter Batterie. Nach Fig. 1 sind in einer
Frontplatte nebeneinander zwei in ihrem Aufbau vornehmlich gleiche Zeitschalter
2, 3 angeordnet, deren Zeitlaufwerke durch getrennte Elektromotoren, insbesondere
_ durch Synchronmotoren angetrieben werden. Der eine Zeitschalter 2 hat eine Gesamtlaufzeit
von sechs Stunden und dient der Einstellung und Steuerung der Nachladedeuer. Der
andere Zeitschalter 3 hat eine Gesamtlaufdauer
oder mehr Stunden und ist zur Vorwahl und Steuerung der Einschaltdauer der Gesamtladezeit
vorgesehen. In Ruhe stehen Einstellknebel 4, 5 der Zeitschalter 2, 3 in einer mittleren
Stellung zwischen Anfang und Ende von Skalen 6, 7. Zwischen den beiden Zeitschaltern
2, 3, gegebenenfalls aber auch darunter oder darüber, sind drei Anzeigelampen 8,
9, 10 angeordnet, die vorzugsweise unterschiedlich gefärbt sind. Die Anzeigelampe
8 leuchtet während des Ladens der Batterie, die Anzeigelampe 9 während des Nachladens
und die Anzeigelampe 10, wenn die Ladung nicht ordnungsgemäß beendet, d.h., die
Batterie nicht ausreichend geladen oder aber defekt ist. In Fig. 2 sind die in Fig.
1 bereits dargestellten Teile gleich bezeichnet. Durch das Zeitlaufwerk 2 ist ein
Kontakt 12, durch das Zeitlaufwerk 3 ein Kontakt 13 schaltbar. Diese Kontakte 12,
13 sind geschlossen, wenn die Knebel 4, 5 aus der in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung
heraus auf . Werte der Skalen 6, 7 eingestellt sind. Mit 11 ist eine Sicherung bezeichnet.
Außer den beiden Kontakten 12, 13 ist noch ein Umschaltkontakt 14 vorgesehen, der
durch ein Relais 15 gesteuert wird, das seine Umschaltzung#, .14 in Abhängigkeit
von der Batteriespannung U Battder zur Ladung . an den Ladegleichrichter angeschlossenen
Batterie steuert. In der
Ruhestellung liegt die Zunge 14 an einem
Kontakt 16, der zur Ladeanzeigelampe 8 führt. Ein zweiter Kontakt 17, auf den die
Zunge 14 umgelegt wird, wenn beim Eintreten der Gasung das Relais 15 infolge des
rascheren Anstiegs der Spannung anspricht, führt zur Anzeigelampe 9 für Nachladen.
Mit 18 ist ein Umspanner des Batterieladegerätes mit 19 der Gleichrichter bezeichne.
Weitere Teile, wie Spannungs- und Strommesser sind nicht dargestellt. Wie aus Fig.
2 hervorgeht, liegen die Kontakte 13, 12 hinter der Sicherung 11 in der spannungsführenden
Phase in Reihe. Von hier aus führt eine Leitung 20 zum Umspanner 18,
seiner anderen Seite am Nullpol liegt. Parallel zum Kontakt 13 liegt die Anzeigelampe
10. Außer einem vom Spann ungsüberwachungsrelais 15 geschalteten Stromkreis, der
mit einer Leitung 21 an die vom Kontakt 12 zum Umspanner 18 führende Leitung 20
angeschlossen ist und in Ruhestellung über die Kontakte 14, 16 an der Ladekontrollampe
8 liegt, ist noch ein weiterer Hilfsstromkreis 22 vorgesehen, der von der Leitung
20 zum Antriebsmotor des Zeitschalters 3 führt. In gleicher Weise führt eine Leitung
23 vom Kontakt 17, an den der eine Pol der Anzeigelampe 9 angeschlossen ist, zum
Antriebsmotor des Zeitschalters 2. Die anderen Pole der Zeitschalter - Antriebsmotore
liegen über eine Leitung 24 an Null. Gleichfalls an Null liegen mit einem Pol die
Anzeigelampen 8 und 9. Zur Veranschaulichung der Wirkungskreise sollen die Figuren
3 bis 6 dienen. Hierzu wird angenommen, daß für eine entladene Batterie bekannter
Bemessung erfahrungsgemäß bzw. nach Vorschrift des Batterieherstellers eine Gesamtladezeit
von maximal zwölf Stunden und eine Nachladezeit - vom Zeitpunkt des Gasens der Batterie
an - von beispielsweise .vier Stunden erforderlich sei. Folglich wird gemäß Fig.
3 der rechte Knebel des Zeitschalters für Gesamtladezeit auf zwölf Stunden, der
linke Knebel des Zeitschalters für Nachladezeit auf vier Stunden eingestellt.
werden, wie Fig. 2 erkennen läßt, die Kontakte 12 und 13
geschlossen.
Von der Phase fließt über die Sicherung 11, den Kontakt 13
und den Kontakt
12 Strom zum Umspanner 18 und von dessen
anderem
Pol zu Null. Über'
die Leitungen 20, 21 den Umschaltkontakt
14 und den FC
Kontakt 16
fließt ferner Strom über die Anzeigefampe
8 zum Nullpol. Die
Lampe
8 für Laden, das ist im Anzeigefefd
die unterste,
leuchtet. Da
die
Leitung 23 bzw. der Kontakt 17 stromlos sind, leuchtet weder
die
Lampe
9 für Nachladen, noch läuft der Antriebsmotor des Zeitschalters 2.
Dagegen
liegt der Antriebsmotor des Zeitschalters 3 an Spannung und
treibt den Knebel
5 ( Fig.
1 )
im 8egenuhrzeigersinn
an. Auch die An-
zeigelampe
10 leuchtet nicht. Sie ist durch den Kontakt
13 überbrückt.
Nach Ablauf
von 6 Stunden soll nunmehr, gemäß Annahme,
die Gasung
in der zur Ladung
angeschlossenen Batterie so weit
fortgeschritten sein,
daß das Relais
15 anspricht und die Kontaktzunge 14 auf den Kontakt 17
umlegt. Der Kontakt
16 wird stromlos. Die Lampe 8 erlischt. Es liegt
nunmehr Spannung am Kontakt
17 und an der Leitung 23. Die Anzeige-
lampe 9 für Nachladen, im Anzeigefeld
1 (Fig.
1)
in der Mitte, leuchtet.
Gleichzeitig liefgt
jetzt auch der Antriebsmotor des Zeitschalters 2 .an
Spannung und dreht
den Knebel 4 (Fig.
1)
in Gegenuhrzeigerrichtung.
Noch liegt
aber auch der Motor des Zeitschalters 3 an Spannung
und läuft.
Der
im Augenblick des Umschaltens senkrecht nach
auf
der Skala 7 auf sechs gerichtete Knebel 5 läuft weiter
in Gegenuhrzeiger-
richtung.
Hat nun nach Ablauf von vier Stunden
der Knebel 4 des Nachladezeitschalters 2 die
erreicht, so springt er in die in Fig.
4 dar-
gestellte Ruhestellung
und trennt den Kontakt 12 auf. Die Leitung 20 und
der
Umspanner 18 werden
stromlos, die Ladung ist beendet. Da mit dem
Stromloswerden
der Leitung 20
auch die Leitungen 21 udd
23 stromlos
werden, erlischt die Anzeigefampe
9 und der Motor des Zeitschalters 2
bleibt stehen. Auch die Leitung
22 ist stromlos. Der Motor des Zeitschal-
ters 3 bleibt somit gleichfalls
stehen. Alle Anzeigelampen
8, 9, 10 sind
erloschen.
Die Stellung des rechten Knebels 5, d.h.
des Zeitschalters 3
für die
Gesamtladedauer
steht auf zwei. Dies sagt zunächst aus,
daß die
Batterieladung
ordnungsgemäß abgeschlossen ist. Weiterhin erkennt man,
daß die Batterie
nicht die ganze, bei völliger Entladung der Batterie er-
forderliche Ladedauer,
d. h. die ganze elektrische Lademenge benötigt
hat. Die Battrie.kann
daher nicht nur in gleichem Maße wie bisher ge-
braucht, sondern gegebenenfalls
auch noch etwas höher beansprucht
werden.
Stehen die Einstellknebel
4, 5 der Zeitschalter 2, 3 entsprechend Fig.
5,
so läßt sich, ausgehend
vom Zustand
Fig.
3, erkennen, daß nur vier
Stunden Gesamtladedauer erforderlich
waren. Die Batterie hatte also be-
reits zu Beginn der
Ladung noch
eine so hohe Ladungsmenge,
daß das
Relais 15 sofort ansprach und auf
Nachladen
umschaltete.
Stehen dagegen die Einstellknebel 4, 5 nach Ablauf
der eingestellten Lade-
zeit entsprechend Fig.
6, so läßt sich
sofort
erkennen, daß die Ladezeit-
spanne voll abgelaufen
ist, die Nachladung aber
überhaupt nicht eingesetzt
hat. Die Batterie
hat somit die zum Umschalten
des Relais 15 erforder-
liche Spannung
überhaupt
nicht erreicht.
Aus Fig.
2 ist ersichtlich, daß in dem
Fall eines
völligen Ablaufs des
Zeitschalters 3 bei geschlossenem
Kontakt
12 ein Strom von der Sicherung
11 über die Anzeigelampe 10, den
Kontakt
12, Leitung 20, Umspanner 18
zum Nulleiter fließt. Folglich brennt
die Signallampe 10. Das Leuchten
dieser obersten Lampe 10 im Anzeigefeld
der Fig.
6 sagt somit aus, daß
die Ladungsdauer zu kurz war oder
aber, daß die Batterie defekt ist.