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Anordnung zum Formieren vom Akkumulatoren (Zusatz
zu L 50 544 VIIIb/21c) Die Erfindung betrifft eine Anordnung
zum Formieren von
elektrischen Akkumulatoren durch Laden uni
Entladen in bekannter Weine, jedoch mit vorgegebenen oder einstellbaren
Stromstärken und Zeitdauern nach DBP . ... ... (Patentanmeldung L 50 544
VIIIb/21c). Diese Anordnung enthält einen mit Thyristoren ausgerüsteten
Stromrichter, der beim Laden des Akkumulators als ge-
regelter
Gleichrichter arbeitet. Nach Erreichen eines in bestimmten Ampere-Stunden
meßbaren Lade:uatandea des Akkumulators wird der Stromrichter durch
Verstellen der Phasenlage der Steuerispul# se an den Thyristoren
vom geregelten ßleiehriehterbetrieb in den
geregelten und netsgetührten
Wechselrichterbetrieb automatisch umgesteuert. Hierbei wird gleichzeitig
die Spannungspolarität das Stromrichters in bezug auf die Spannungspolarität
den Afumnlators durch Betätigen von Umpolschützen vertauscht,
so daß die
in Akkumulator enthaltene Energie ohne weitere Zusatz®tromquellen
verlustfrei in das Weeheeletronnet$ zurückgeführt worden kann. Die
Höhe den Lade- und Entladestromeg wird mittels Programmvorgab* durch Verändern
den Zündwinkels und durch Spannungsregelung der MhWristoren
auf einen bestimmten konstanten 'dort eingestellt.
Eine
solche Anordnung arbeitet mit hohem Wirkungsgrad, da die
Speisespannung
durch den Stromrichter st4mdig an die Batteriespannung angepaßt
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht nur
eine, soxidern mehrere parallelgeschaltete Batterien, vor. denen jedE!
in einen gesonderten Stromkreis livgt@gleichzeitig und unabhängig voneinander
aus einem nicht steuerbaren Hauptgleichrichter von. vorgegebener Spannung,
an den keine besonderen Worderungen gestellt sind, zu laden und
zu entladen, und damit eine @lnordaung zum Yormieren mehrerer unter
eich parallelgeschalteter Akkumulatoren zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Umkehrstromri.chter
auf die Parallelschaltung der Batterie angewandt wird, it.d®m
in den einzelnen Batteriestromkreisen die Zusatzgleichrichter
als üskehretroariohter ausgebildet sind, die einzeln durch aine Regeleinrichtung
mit Impulsgeber und gemeinsamem Programm unter 8onatantregelung des Stromes
so gesteuert werden, daß die Span-
n ung an den ßleichstroaauegängen
der Umkehretromrichter nach
Größe und Polarität der Differenz zwischen
den Spannungen des
Hauptgleichrichters und der Batterie angepaßt
iot und deß die üakehrstronrichtes zum Entladen ihrer zugeordneten Batterie
umgesteuert und uMepoit werden.
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Das tatladen einer Batterie über den Hauptgleichrichter umd
den der.8atterie zugeordneten als Wechselrichter arbeitenden
Um-
kehratromrichter, wobei die Energie
der zu entladenden Batterie über den Umkehretromriohter
in das Speisenetz zurückgeführt wird, ist selbstverständlich
nur möglich, wenn der Gesaatentladeutrom aller Batterien während
des Ladevorganges größer ist als der gesamte Entladeetrom
aller gleichzeitig zum Entladen anstehendten Batterien, denn nur unter dieser
Voraussetzung kann der betreffende Entladeatrom in das Gleichstromnetz
und in die anderen in
Iadezustand befindlichen Batterien fliegen.
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Bei einer speziellen Aueführungeform der-Erfindung
ist der
ümkehretromrichter im geregelten netzgeführten und Gleichstrombetrieb
für das Laden der Batterie suC die volle Spannung
den Hauptgleichrichters ausgelegt. Mit dieser Maßnahme wird dem Fall
Rechnung getragen, daB eine neue
und noch nicht polarisierte
Batterie einem ersten Formierungt)-ladesylclue unterworfen wird.
Da die nicht polarisierte Batterie keine.Polarieationeapannung aufweist
und daher zur Hauptgleie.hrichterapannung keine Gegenspannung existiert,
liegt die-volle Spannung des Hauptgleichrichte.-e am Zuaatzstromrichter,
der also für diese Spannung ausgelegt sein muB und im übrigen den
Strom
konstant regelt. Der gefürchtete hadestrom$toß, der nach
denn Einschalten den pormierladeetrones einige Sekunden
lang fließt,
kann eich daher nicht ausbilden. Es ist somit nicht
erforder-
lich, zum Begrenzen dieses StrometoBee in den Imdeatromtreie
vorübergehend einen Schutzwiderstand einzuschalten, wozu beson-
dere
Voricichtungen notwendig wUren.
Nachstehend Wird die Erfindung durch
Ausführungsbeispiele, die im linken und rechten Teil der Pigur dargestellt
sind, näher erläutert. GemU dem linken Teil der gigur wird
eine Batterie 1
mit 45 Zellen von je 2 Volt gleichzeitig
mit der Batterie 1' im
rechten Teil der Figur und mit weiteren
dazu parallelgeschalteten aber in der Pigur nicht dargestellten
Batterien Tiber ein Qleiehetrometz 3, das aus einem Hauptgleichrichter
2 gespeist wire" dessen Spannung ',i40 Volt beträgt, mit Hilfe eines
zum Hauptgleichrichter 2 und der Batterie 1 in Reihe geschalteten
Umkehrstromrichtern 4. geladen. ' Während des gesamten hadevorgangee
bis zum Volladen ist
die Batteriespannung stets niedriger
als die Spannung, des Haa;:ptgleichrichters, denn*die hadeschlußspannng
der Batterie be-
trägt etwa 120 Volt. Nach diesem Beispiel
wird der Umäehretremrichter in Abhängigkeit von den herrschenden
Spannungsbedingungen ständig in netzgetiihrten wechselrichterbetrieb gesteuert und
sein ßleiehstroaeausgang ist no gepolt, daß der negative Pol direkt
mit dem negativen Pol der Batterie und der positive Pol direkt
mit des negativen Pol der Gleichstromschiene verbunden ist.
üusammen mit der Batterie wirkt der Umkehrstromrichter als
Verbraucher. är reimt aus dem gauptgleiehrichter überschüssige Energie entrprechend
der Spannungsdifferenz U2- üi den Haupt-. gleichrichters
2 und der Batterie 1 auf und führt diese Energie
in das Wechaelstrometz 5 zurück:
in dieser
vorliegenden Auefübruagsform ist ein Entladen der
Batterie
nicht möglich, da angenomen ist, daß der Umkehrstromrichter
nur fair die maxi.mal auftretende Spannungsdifferenz zwi-
schen
Hauptgleichrichter und Batterie ausgelegt sein soll.
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Demgegenüber ist im rechten Teil der Figur eine AustWanMsform
gemäß der Erfindung dargestellt, die außer dem Laden
auch
ein Entladen, d.h. ein Formieren ermöglicht. Im Unterschied
zum linken Teil ist hier eine Batterie 1' mit 90 Zellen
von je 2 Volt
angenommen, deren erforderliche Ladeschlußepannung
(etwa 240 Volt)
erheblich höher als die Spannung den Hauptgleichrichters
2 liegt.
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Es sei angenommen, daB die Batterie eine neue (noch
nicht formierte) Batterie ist, die den Pormierungeprozeg unterworfen
werden soll. Auch in diesem palle wird, wie in dem gemäß
der
Figur angenommenen Falle, der Umkehretromrichter 4' im netzgeführten
Weohselriohterbetrieb gesteuert. Der Ladestrom wird da-
bei nach
Maßgabe des ?ormierungeprogrammea durch den Umkehrstromrichter konstantgeregelt.
Diener enthält Thyristoren als Strom-
stellglieder, so daß die
Regelgeechwindigkeit-genügend hoch ist,
und daher der gefürchtete Strommtoß
beim Aufschalten der Spannung des Sauptgleiohriehtere
2 auf die sunäehet nicht polarisierte Batterie 1# vermieden werden
kann. Der Umkehretroarichter 4'
mimst zunächst die volle Spassong
U2 des Bauptgleiohriohters 2
auf. Während des Ioadevorganges
bildet eich an der Batterie eine wachsende Polarisationsspannung U1, aus
und die von Untehretromrichter aufgenommene Differenz U2- U1,
nimmt dabei ab. 9eraohwia#
det diene Differenzspannung, so
wird der Umkehrstromrichter vom geregelten netsgetührten Wechselrichterbetrieb
in den geregel-
ten ßleichrichterbetrieb umgesteuert. Ein ümpölen
der Gleichstromausgänge erfolgt dabei nicht. Von nun an arbeitet
der Umiehratromrichter als geregelter Gleichrichter und Generator
und unterstützt somit den xauptgleichrichter beim weiteren Laden
der
Batterie. Er liefert eine Spannung vom Betrag U2- Uli.
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Soll schließlich nach Erreichen einer bestimmten Batteriespannung
U,l, die Batterie zur portsetzung des Pormierungsprozesees
zwangsweise entladen werden, so wird der Umlcehratromrichter
wieder auf netzgeführten Wechselrichterbetrieb umgesteuert und gleichseitig
der Gleicbtronaudgang umgepolt. Der Umtehretronrichter arbeitet jetzt
als Verbraucher und regelt
den Entledeatroa wieder nach
Maßgabe des Programmen konstant. Ein unerwünscht hoher Elatldäestromstoß
wird bei diesem Umschalten durch die Stromlconstantregelung vermieden.
Desgleichen werden 8troasehwanicungyn, die durch Spannungeschwanlcungan
des speisen-
den Wechselstromnetzes verursacht sind, befriedigend genau
aus-
gekegelt. Der Unltebrotronrichter fuhrt dabei eine
der Spunaungadifferens U2- Uli entsprechende Energie ins Wechselstromnetz
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zurück, nimmt also eins Spannung vom Betrag U2- Ui,
auf. Der
Entladestrom fließt über das Gleichstromnetz 3 und
daran angeschlossene weitere im Ioadösustand befindliche Batterien.
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Das ßntladen wird fortgesetzt, bis die vorgesehene Laduagrmenge
entnomen oder die Batterie auf eine von
beispielsweise
1,9 Volt abgesunken ist. Sodann kann sich, beginnend mit
erneuten Iden, der nächste ?ormierungezyklun anschließen.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung wird darin
gesehen,
daß ein Ladegerät mit mehreren zum Hauptgleichrichter parallelgeuchalteten
hadeetromkreisen, bei Welchen die Zheatzstromrichter als Unkehretromrichter
ausgelegt sind, es ermöglicht, die
einzelnen Batterien unabhängig voneinander
gleichzeitig zu laden
und zu entladen. Es ist mbglioh,
nur einige der Batterien oder
alle Batterien gleichzeitig $u
laden odet zu entladen, wobei
jede Batterie einem individuellen
Behandlungsprogramm unterwo2-fen werden kann und die einzelnen Programme
gemeinsam durch ein
einziges Programnwerx gesteuert worden.
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Rin weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
die
Zellenanzahl der einzelnen Batterien bei sonst unverändert
vorgegebener Spannung des Hauptgleichrichters durch das Hinzu- und.
Ettgegenschalten der Spannung aus einem entsprechend ausgelegten Zvaeatzstroarichter
nach Bedarf erhöht werden kann.