DE2846838A1 - Charging circuit for lead-acid battery - initiates charging at lower voltage limit and terminates it at upper limit using switch and rectifier - Google Patents

Charging circuit for lead-acid battery - initiates charging at lower voltage limit and terminates it at upper limit using switch and rectifier

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DE2846838A1 DE19782846838 DE2846838A DE2846838A1 DE 2846838 A1 DE2846838 A1 DE 2846838A1 DE 19782846838 DE19782846838 DE 19782846838 DE 2846838 A DE2846838 A DE 2846838A DE 2846838 A1 DE2846838 A1 DE 2846838A1
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Abstract

The battery charging circuit disconnects the charging current when the battery voltage exceeds a given upper limit. The charged battery is discharged until a given lower limit is reached. The two limits are functions of temp. The relationship between charging time and discharging time depends on the battery state. The battery is connected via switch to a rectifier. The battery has its measured terminal voltage used to operate a trigger. The trigger output is amplified and controls the switch.

Description

Verfahren zur Ladung von Batterien mit zwischenzeitlicher EntladungProcedure for charging batteries with intermittent discharge

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ladung von Akkumulatorenbatterien, insbesondere von Bleibatterien, mit zwischenzeitlicher Entladung, nach dem bei einem vorgegebenen oberen Schwellwert der Batteriespannung der Ladestrom unterbrochen wird sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for charging accumulator batteries, especially of lead batteries, with intermittent discharge, after the one predetermined upper threshold of the battery voltage, the charging current is interrupted and a circuit arrangement for carrying out the method.

Aus der DE-P-u 1 638 085 ist ein Verfahren zum Schnelladen einer elektrischen Batterie bekannt, bei dem der Ladestrom in Intervallen zugeführt wird und bei dem in den Intervallpausen in kurzer, etwa konstanter einstellbarer Dauer die Batterie jeweils mit hohem Strom entladen wird. Die Ladeintervalle werden jeweils bei Erreichen eines bestimmten Wertes einer vom Ladezustand der Batterie abhängigen KenngröBe beendet. Auf diese Weise kann das Aufladen der Batterie erheblich beschleunigt werden, wobei sich eventuell einstellende Polarisierungseffekte durch die hohe Entladestromstärke neutralisieren.From DE-P-u 1 638 085 a method for fast charging an electrical Known battery in which the charging current is supplied at intervals and in which in the interval pauses the battery lasts for a short, approximately constant adjustable period is discharged with a high current in each case. The charging intervals are each reached when a certain value of a characteristic variable that depends on the state of charge of the battery completed. In this way, the charging of the battery can be accelerated considerably, any polarization effects that may arise due to the high discharge current neutralize.

Die zyklische Entladung mit ungefähr konstanten Entladeintervallen läßt eine Kontrolle der Spannung während der Entladephase nicht zu.The cyclical discharge with approximately constant discharge intervals does not allow the voltage to be checked during the discharge phase.

Ein optimales Verhältnis von Ladeintervallen zu Entladeintervallen ist insbesondere bei einem verhältnismäßig kleinen Entladestrom auf diese Weise nicht zu erzielen.An optimal ratio of charging intervals to discharging intervals is particularly in this way with a relatively small discharge current not to be achieved.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, nach dem zwischen Ladeintervallen mit hohem Strom Entladeintervalle mit geringem Strom vorgesehen sind, wobei das Verhältnis von Ladeintervallen zu Entladeintervallen dem jeweiligen Batteriezustand optimal angepaßt ist; dabei soll insbesondere die Batterie vor Überladung geschützt werden.The invention has the object of specifying a method according to that between charging intervals with high current and discharge intervals with low current are provided, the ratio of charging intervals to discharge intervals the respective battery condition optimally is adapted; should in particular, the battery must be protected from overcharging.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß nach Abschalten des Ladestroms die Batterie über einen Indikator entladen wird, bis die Batteriespannung einen unteren Schwellwert erreicht hat und daß das Verhältnis von Ladeintervallen zu Entladeintervallen vom Zustand der Batterie abhängig ist.The object is achieved in that after switching off the charging current the battery is discharged via an indicator until the battery voltage increases has reached the lower threshold value and that the ratio of charging intervals to discharging intervals depends on the condition of the battery.

Der obere und untere Schwellwert werden dabei in Abhängigkeit von der Batterietemperatur eingestellt.The upper and lower threshold values are dependent on set the battery temperature.

In einer bevorzugten Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verf ahrens ist der Akkumulator über einen steuerbaren Ladeschalter an einen Gleichrichter anzuschließen. Der Akkumulator ist über eine temperaturabhängige Bewertungsschaltung an einen Schwellwertschalter angeschlossen, der über einen Verstärker mit dem Steuereingang des Ladeschalters verbunden ist. Über den Ladeschalter ist ein Indikator an die Klemmen der Batterie angeschlossen.In a preferred circuit arrangement for implementing the method Ahrens is the accumulator via a controllable charging switch to a rectifier to connect. The accumulator is via a temperature-dependent evaluation circuit connected to a threshold switch, which is connected to the control input via an amplifier of the charging switch is connected. An indicator is connected to the charging switch Battery terminals connected.

Im folgenden ist anhand der Figur der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.The subject matter of the invention is detailed below with reference to the figure explained.

Akkumulator 1 ist über den steuerbaren Ladeschalter 2 mit einem am Wechselspannurigsnetz angeschlossenen Gleichrichter 3 verbunden. Im Ladestromkreis zwischen Akkumulator und Ladeschalter sind ein Überstromauslöser 5 sowie ein Ampere-Meter 4 vorgesehen. Die Klemmen des Akkumulators 1 sind über eine temperaturstabilisierte Bewertungsschaltung 6 mit einem Schwellwertschalter 7 verbunden. Der obere Schwellwert dient als Ausschaltsignal, während der untere Schwellwert als Einschaltsi-gnal des Ladestroms dient. Die Bewertungsschaltung 6 ist durch eine Kompensationsschaltung von Bauelementen mit positiven und negativen Temperaturkoeffizienten derart stabilisiert, daß sich bei niedrigen Temperaturen der Ladeaus- und Ladeeinschaltspannungswert nach oben und bei hohen Temperaturen nach unten verschiebt. So werden für Bleiakkumulatoren bei einer Akkumulatortemperatur von 20 0C der obere Schwellwert auf ca. 2,4 V und der untere Schwellwert auf ca. 2,16 V/Zelle eingestellt. Die entsprechenden Werte betragen bei einer Temperatur von -20 OC Z,44 U (Ausschaltwert) und 2,19 V (Einschaltwert). Bei einer B#tterietemperatur von +50 0C wird der Ladestrom bei einer Spannung von 2,37 V pro Zelle unterbrochen und bei einer Spannung von 2,13 U/Zelle wieder eingeschaltet. Auf diese Weise wird eine stets der Batterietemperatur angepaßte Ladung erreicht.Accumulator 1 is via the controllable charging switch 2 with an am AC connected rectifier 3 connected. In the charging circuit There is an overcurrent release 5 and an ampere meter between the accumulator and the charging switch 4 provided. The terminals of the accumulator 1 are temperature-stabilized Evaluation circuit 6 is connected to a threshold switch 7. The upper threshold serves as the switch-off signal, while the lower threshold value serves as the switch-on signal of the Charging current is used. The evaluation circuit 6 is through a compensation circuit of components with positive and negative temperature coefficients stabilized in such a way that that at low temperatures the charge off and charge on voltage values upwards and downwards at high temperatures shifts. Be like that for lead-acid batteries at a battery temperature of 20 0C the upper threshold value set to approx. 2.4 V and the lower threshold value to approx. 2.16 V / cell. The corresponding Values are at a temperature of -20 OC Z, 44 U (switch-off value) and 2.19 V. (Switch-on value). At a battery temperature of +50 0C, the charging current is at a voltage of 2.37 V per cell and interrupted at a voltage of 2.13 U / cell switched on again. In this way, one will always keep track of the battery temperature matched charge reached.

Der Ausgang des Schwellwertschalters ist mit einem Verstärker 8 verbunden, der an den Steuereingang des Ladeschalters 2 angeschlossen ist. Der Ladeschalter 2 ist mit Indikator 9 verbunden, der bei offenem Ladestromkreis vom Akkumulator 1 gespeist wird.The output of the threshold switch is connected to an amplifier 8, which is connected to the control input of the charging switch 2. The charging switch 2 is connected to indicator 9, which when the charging circuit is open from the accumulator 1 is fed.

Der arithmetische Mittelwert des Nennladestroms für eine sechszellige Bleibatterie liegt bei einer Nennladespannung von 12 Volt bei 6 Ampere. Während der Ladepausen wird die Batterie über den leuchtenden Indikator 9 sowie über die Erregerspule des Ladeschalters 2 mit ca. 60 mA entladen. Als Indikator wird vorzugsweise eine Luminezenzdiode eingesetzt. Die Entladung dauert so lange, bis die Batteriespannung einen in der Bewertungsschaltung 6 gespeicherten Wert erreicht hat und den Schwellwertschalter 7 wieder umsteuert, so daß über Verstärker 8 Ladeschalter 2 den Ladestromkreis wieder schließt. Mit der Umschaltung erlischt auch Indikator 9 und die Ladung der Batterie beginnt erneut. Der Schwellwertschalter 7 wird mit Hilfe des vom Gleichrichter 3 gespeisten Diskriminators 10 stabilisiert. Die Häufigkeit und die Länge der Zyklen werden ausschließlich von der Batterie festgelegt, so daß es möglich ist, neue sowie gealterte Batterien optimal zu laden. Die Funktion des Ladegerätes sowie der Ladezustand der Batterie sind mit Hilfe des Ampere-Meters 4 und des Indikators 9 zu kontrollieren.The arithmetic mean of the nominal charging current for a six-cell Lead-acid batteries have a nominal charge voltage of 12 volts and 6 amperes. While during the charging pauses, the battery is indicated via the illuminated indicator 9 and via the Discharge the excitation coil of the charging switch 2 with approx. 60 mA. The preferred indicator is a light emitting diode is used. The discharge lasts until the battery voltage has reached a value stored in the evaluation circuit 6 and the threshold value switch 7 reverses again, so that 8 charging switch 2 the charging circuit again via amplifier closes. When the switch is made, the indicator 9 and the battery charge also go out starts again. The threshold switch 7 is controlled by the rectifier 3 fed discriminator 10 stabilized. The frequency and length of the cycles are solely set by the battery so it is possible to add new ones as well to optimally charge aged batteries. The function of the charger and the state of charge the battery can be checked with the aid of the ammeter 4 and the indicator 9.

Aufgrund der zwischenzeitlichen Entladungen mit kleinem Strom kann auch bei Langzeitladungen keine Schädigung der Batterie auftreten.Due to the intermittent discharges with a small current, no damage to the battery occurs even with long-term charging.

Es wird auf zuverlässige Weise ein Üherladen der Batterie und die damit verbundene Sasentwicklung unterbunden. Die Ladung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt daher für den Anwender keinerlei Gefahren aufkommen.It will reliably overcharge the battery and the related sas development prevented. The charge according to the invention The method therefore does not pose any risk to the user.

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Claims (4)

Patentansprüche öjyjerfahren zur Ladung von Akkumulatorenbatterien, insbesondere von Bleibatterien, mit zwischenzeitlicher Entladung, nach dem bei einem vorgegehenen oberen SchwelLwert der Batteriespannung der Ladestrom unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschalten des Ladestroms die Batterie über einen Indikator entladen wird, bis #die Batteriespannung einen unteren Schwellwert erreicht hat und daß das Verhältnis von Ladeintervallen zu Entladeintervallen vom Zustand der Batterie abhängig ist. Patent claims öjyjerfahren for charging accumulator batteries, especially of lead batteries, with intermittent discharge, after the one previous upper threshold value of the battery voltage, the charging current is interrupted is, characterized in that after switching off the charging current, the battery over an indicator is discharged until the battery voltage has reached a lower threshold value has reached and that the ratio of charging intervals to discharge intervals from Condition of the battery is dependent. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und der untere Schwellwert jeweils in Abhängigkeit von der Batterietemperatur eingestellt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the upper and the lower threshold value are each set as a function of the battery temperature will. 3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) über einen steuerbaren Ladeschalter (2) an einen Gleichrichter (3) anschließbar ist, daß die Batterie über eine temperaturabhängige Bewertungsschaltung (5) an einen Schwellwertschalter (7) angeschlossen ist, welcher über einen Verstärker (8) mit dem Steuereingang des Ladeschalters (2) verbunden ist und daB über den Ladeschalter ein Indikator (9) an die Klemmen der Batterie anschließbar ist. 3. Circuit arrangement for performing the method according to claim 2, characterized in that the battery (1) has a controllable charging switch (2) can be connected to a rectifier (3) that the battery has a temperature-dependent Evaluation circuit (5) is connected to a threshold switch (7) which connected to the control input of the charging switch (2) via an amplifier (8) and that an indicator (9) is connected to the battery terminals via the charging switch is connectable. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (7) mit einem vom Gleichrichter (3) gespeisten Diskriminator (10) verbunden ist. 4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the threshold switch (7) with a discriminator fed by the rectifier (3) (10) is connected.
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