DE2928503A1 - Auxiliary battery charger for no break power supply - is for charging individual sections to gassing point to maintain battery performance - Google Patents

Auxiliary battery charger for no break power supply - is for charging individual sections to gassing point to maintain battery performance

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DE2928503A1
DE2928503A1 DE19792928503 DE2928503A DE2928503A1 DE 2928503 A1 DE2928503 A1 DE 2928503A1 DE 19792928503 DE19792928503 DE 19792928503 DE 2928503 A DE2928503 A DE 2928503A DE 2928503 A1 DE2928503 A1 DE 2928503A1
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Abstract

The application is to uninterruptable power supplies for dc loads which have to operate within close limits of maximum and minimum voltage. The main rectifier and regulator (1) feeds the load (2), and also charges the battery (3). As the battery delivers no current under normal conditions, its output performance may deteriorate, for example due to high local acid concentration in a lead acid cell. To avoid this condition each battery section (3.1, 3.2,3.3) in turn is charged to the gassing point in order to give good mixing of the electrolyte. By charging one section at a time the output voltage is maintained within the limits defined for the load. The auxiliary charger (4) is typically an unregulated dc supply. It is switched (5) in turn to each battery section. Switching may be determined by a timer, by evolution of gas, or some similar means.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Voll- und/oder Ausgleichs- Method and device for full and / or compensation

ladung von mehrzelligen Akkumulatorenbatterien bei begrenzter Gesamtspannung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Voll- und/oder Ausgleichs ladung von mehrzelligen Akkumulatorenbatterien bei begrenzter Gesamtspannung für Verbraucher, die eine unterbrechungsfreie Stromversorgung erfordern und hierzu parallel mit einem Stromversorgungsgerät, insbesondere einem geregelten Gleichrichter mit Konstantspannungsausgang und Strombegrenzung, und einer Akkumulatorenbatterie geschaltet sind. Charging of multi-cell accumulator batteries with limited total voltage The invention relates to a method and a device for full and / or equalization Charging of multi-cell accumulator batteries with limited total voltage for Consumers that require an uninterruptible power supply and parallel to this with a power supply device, in particular with a regulated rectifier Constant voltage output and current limitation, and an accumulator battery switched are.

Eine Vielzahl elektrischer Einrichtungen erfordern eine unterbrechungsfreie Stromversorgung. Als wichtigste Anlagen dieser Art seien Fernmelde-, Signal- und Überwachungsanlagen sowie elektronische Datenverarbeitungsanlagen aufgeführt. Um dies bei Netzspannungsausfällen oder sonstigen Störungen in den Stromversorgungseinrichtungen sicherzustellen, werden Akkumulatorenbatterien eingesetzt, die im Störungsfall die Versorgung der angeschlossenen Verbraucher unterbrechungslos oder innerhalb kürzester Zeit übernehmen.A multitude of electrical installations require an uninterruptible one Power supply. The most important systems of this type are telecommunications, signaling and Monitoring systems and electronic data processing systems are listed. Around this in the event of mains voltage failures or other malfunctions in the power supply equipment ensure, accumulator batteries are used, which in the event of a failure Supply of the connected consumers without interruption or within a very short time Take over time.

Im allgemeinen wird bei derartigen Anlagen der Bereitschaftsparallelbetrieb angewandt. Hierbei sind das Stromversorgungsgerät, der Verbraucher und die Batterie parallel geschaltet. Das Stromversorgungsgerät ist fast ausschließlich ein geregelter Gleichrichter mit Konstantspannungsausgang und Strombegrenzung (IU-Kennlinie). Er muß so bemessen sein, daß er alle angeschlossenen Verbraucher speisen und gleichzeitig eine entladene Batterie wieder aufladen kann. Die Batterie ist so auszulegen, daß entsprechend den jeweiligen Verbraucherforderungen die Spannung bei Belastung während einer bestimmten Zeit über einem zulässigen Mindestwert liegt.In general, standby parallel operation is used in such systems applied. Here are the power supply device, the consumer and the battery connected in parallel. The power supply is almost exclusively regulated Rectifier with constant voltage output and current limitation (IU characteristic). He must be dimensioned so that it feeds all connected consumers and at the same time can recharge a discharged battery. The battery is to be designed so that corresponding the respective consumer demands the voltage is above a permissible minimum value during a certain period of time.

Für den Verbraucher besteht allgemein die Forderung, daß eine bestimmte Mindestspannung nicht unter- und eine bestimmte Maximalspannung nicht überschritten werden darf. Für die Batterie bedeutet dies im Bereitschaftsparallelbetrieb die Einschrankung der Ladespannung auf einen bestimmten Maximalwert. Eine Bleibatterie kann bei einer maximalen Ladespannung von 2,23 V/Zelle im voll geladenen Zustand erhalten werden. Beim entladen wird aber dem Elektrolyten konzentrierte Schwefelsäure entzogen und in den Elektroden in Form von Bleisulfat chemisch gebunden. Bei der Aufladung wird das Bleisulfat wieder abgebaut und die freigesetzte Schwefelsäure in konzentrierter Form in den Elektrolyten wieder zurückgeführt. Infolge der hohen Dichte konzentrierter Schwefelsäure (ca. 1,84 kg/l) im Vergleich zu der freien Schwefelsäure innerhalb der Zelle (ca. 1,10 bis 1,20 kg/l je nach Entladegrad) sinkt sie zunächst in den unteren Zellenteil ab. Es entsteht dadurch eine Säuredichteschichtung, die bei längerem Bestehenbleiben Leistung und Lebensdauer ungünstig beeinflußt.For the consumer there is a general requirement that a certain Minimum voltage not undershot and a certain maximum voltage not exceeded may be. For the battery this means in standby parallel operation Limitation of the charging voltage to a certain maximum value. A lead battery can with a maximum charging voltage of 2.23 V / cell when fully charged can be obtained. When discharging, however, concentrated sulfuric acid is added to the electrolyte withdrawn and chemically bound in the electrodes in the form of lead sulfate. In the Charging, the lead sulfate is broken down again and the sulfuric acid released returned in concentrated form to the electrolyte. As a result of the high Density of concentrated sulfuric acid (approx. 1.84 kg / l) compared to free sulfuric acid inside the cell (approx. 1.10 to 1.20 kg / l depending on the degree of discharge) it initially sinks into the lower part of the cell. This creates a layer of acid density that if it persists for a long time, performance and service life are adversely affected.

Es ist bekannt, daß eine Durchmischung innerhalb kurzer Zeit erzielt werden kann, indem in den Gasungsbereich der Batterie geladen wird. Dabei besteht das Problem, daß eine nennenswerte Gasentwicklung jedoch erst bei einer Spannung von mehr als 2,4 V/Zelle einsetzt. Dieser Wert liegt allgemein über der für den Verbraucher zulässigen Maximalspannung. Im praktischen Bereitschaftsparallelbetrieb ist es damit nicht möglich, die unerwünschte Säuredichteschichtung in Bleibatterien zu vermeiden.It is known that mixing is achieved within a short time can be charged by charging in the gassing area of the battery. There is the problem, however, that significant gas development only occurs when there is a voltage of more than 2.4 V / cell starts. This value is generally higher than that for the Consumer permissible maximum voltage. In practical standby parallel operation it is not possible to remove the undesired acid density layer in lead batteries to avoid.

Bei einer alkalischen Batterie besteht die Gefahr von Dichteschichtungen des Elektrolyten auch bei häufigen Entladungen im allgemeinen nicht. Bestimmte Nickelverbindungen bilden sich in der positiven Elektrode aber erst beim Laden in den Gasungsbereich bei einer Spannung von Ca. 1,7 V/Zelle. Beim anschließenden Dauerladen bzw.With an alkaline battery, there is a risk of density stratification of the electrolyte generally not even with frequent discharges. Certain nickel compounds form in the positive Electrode only when charging into the Gassing area at a voltage of approx. 1.7 V / cell. During the subsequent continuous charging respectively.

bei Ladeerhaltung mit einer Spannung von ca. 1,38 bis 1,40 V/Zelle bauen sie sich aber allmählich wieder ab. Dies hat zur Folge, daß bei einer Entladung nur eine erniedrigte Spannung geliefert wird.with trickle charge with a voltage of approx. 1.38 to 1.40 V / cell but they gradually degrade again. This has the consequence that in the event of a discharge only a reduced voltage is supplied.

Um dies zu verhindern muß auch bei fehlenden Entladungen in geeigneten Zeitabständen in den Gasungsbereich bis ca. 1,7 V/Zelle geladen werden, um die Bildung solcher bestimmter Nickelverbindungen sicherzustellen. Auch dieser Wert liegt allgemein über der für den Verbraucher zulässigen Maximalspannung.In order to prevent this, suitable discharges must also be used in the absence of discharges Time intervals in the gassing area up to approx. 1.7 V / cell can be charged to the formation to ensure such certain nickel compounds. This value is also general above the maximum voltage permissible for the consumer.

Um die batteriespezifischen Anforderungen erfüllen zu können, müssen aufwendige Stromversorgungsgeräte und Schalteinrichtungen vorgesehen werden. Je nach Wichtigkeit der Anlage, Verbraucherleistung, Uberbrückungsdauer und Größe des für die Verbraucher zulässigen Spannungsbereiches haben sich dafür verschiedene Varianten des Bereitschaftsparallelbetriebes sowie des unterbrechungslosen oder kurzzeitigen Umschaltbetriebes eingeführt. Mit Ausnahme redundanter Anlagen, die das Abschalten einer Batterie zur Voll- bzw. Ausgleichsladung gestatten, können sie die diesbezüglichen batterietechnischen Anforderungen nur unzureichend erfüllen.In order to be able to meet the battery-specific requirements, complex power supply devices and switching devices are provided. Ever according to the importance of the system, consumer power, bridging time and size of the The voltage range permissible for the consumer has different Variants of standby parallel operation as well as uninterrupted or brief switching operation introduced. With the exception of redundant systems that allow a battery to be switched off for full or equalization charging they only inadequately meet the relevant technical battery requirements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zur Voll- und/oder Ausgleichs ladung von mehrzelligen Akkumulatorenbatterien bei begrenzter Gesamtspannung vorzuschlagen, womit ermöglicht ist, batteriegerechte Aufladungen und Ausgleichsladungen unter Vermeidung der genannten Nachteile durchzuführen. Insbesondere soll dabei die für die angeschlossenen Verbraucher zulässige Maximalspannung nicht überschritten werden und soll die unterbrechungslose Stromversorgung der Verbraucher bei Netzspannungsausfällen oder Störungen im Stromversorgungsgerät voll erhalten bleiben.The invention is based on the object of a simple method and a device for full and / or equalization charge of multi-cell accumulator batteries to propose if the total voltage is limited, which enables battery-compatible Carry out charges and equalization charges while avoiding the disadvantages mentioned. In particular, the maximum voltage permissible for the connected consumers should be should not be exceeded and the uninterrupted power supply of the consumer should be in the event of mains voltage failures or malfunctions in the power supply unit stay.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einzelne oder zu Gruppen zusammengefaßte Zellen der Batterie unter Aufteilung der Gesamtspannung in mindestens zwei Teilspannungen in zeitlichem Abstand nacheinander unter Einhaltung der zulässigen Gesamtspannung geladen werden, wobei während des Ladevorgangs in keiner Zelle oder Zellengruppe der Batterie die Ruhespannung unterschritten wird. Durch die Anbringung von Spannungsabgriffen an der Batterie und der damit verbundenen etwa gleichmäßigen Aufteilung der Gesamtspannung in zwei oder mehr Teilspannungen ist es möglich, Ladevorgänge unterhalb der für die Verbraucher zulässigen Maximalspannungen durchzuführen, aber trotzdem in den Gasungsbereich der Zelle oder Zellengruppe, die aufgeladen wird, hineinzuladen, um eine Säuredichteschichtung bei teuren Akkumulatoren zu vermeiden oder eine Bildung bestimmter Nickelverbindungen bei alkalischen Akkumulatoren zu begünstigen. Die Anzahl der Abgriffe ist abhängig von der zulässigen Maximalspannung an den Verbrauchern und der Zellenzahl der Batterie.The object is achieved in that individual or Cells of the battery combined into groups, dividing the total voltage in at least two partial voltages at a time interval one after the other while observing of the permissible total voltage, whereby during the charging process in no cell or cell group of the battery falls below the open-circuit voltage. By attaching voltage taps to the battery and the associated approximately even division of the total stress into two or more partial stresses it is possible to carry out charging processes below the maximum voltage permitted for the consumer to be carried out, but still in the gassing area of the cell or cell group, that is charged, in order to create an acid density layer in expensive accumulators to avoid or the formation of certain nickel compounds in alkaline batteries to favor. The number of taps depends on the maximum permissible voltage on the consumers and the number of cells in the battery.

Während normalerweise angestrebt wird, daß die Zellen einer Batterie im Ladebereich gleiche Spannungen besitzen, wird bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise bewußt in zweckmäßigen zeitlichen Abständen unter Einhaltung der zulässigen Gesamtspannung eine Verschiebung in den einzelnen Zellengruppen erzwungen. Voraussetzung ist dabei, daß während dieser Manipulation in keiner Gruppe die Ruhespannung unterschritten wird. Diese beträgt z.B.While it is normally sought that the cells of a battery have the same voltages in the charging area, in the procedure according to the invention consciously at appropriate time intervals while maintaining the permissible total voltage forced a shift in the individual cell groups. The prerequisite is that during this manipulation the rest voltage did not fall below the rest voltage in any group will. This is e.g.

bei ortsfesten Bleibatterien je nach Bauart 2,04 bis 2,08 V/Zelle.for stationary lead batteries, depending on the type, 2.04 to 2.08 V / cell.

Bei Begrenzung auf einen Mindestwert von 2,1 V/Zelle ist dabei gewährleistet, daß Entladungen nicht auftreten. Bei Stahlbatterien ist die Ruhespannung nicht so genau definierbar. Um eine Entladung zu vermeiden, sollte eine Spannung von 1,30 bis 1,35 V/Zelle nicht unterschritten werden.If it is limited to a minimum value of 2.1 V / cell, it is guaranteed that that discharges do not occur. The open circuit voltage is not the same with steel batteries precisely definable. To avoid a discharge, a voltage of 1.30 up to 1.35 V / cell are not exceeded.

Beim Überschreiten einer Ladespannung von 2,40 bis 2,45 V/Zelle bei Bleiakkumulatoren tritt in der nach der Erfindung aufzuladenden Zellengruppe eine deutliche Gasentwicklung ein. Als Ladeschlußspannung werden 2,65 bis 2,70 V/Zelle erreicht. In dem Bereich zwischen Gasungseinsatz und Schlußspannung bewirken die aufsteigenden Gasblasen die gewünschte Durchmischung des Elekt#rolyten.When a charging voltage of 2.40 to 2.45 V / cell is exceeded Lead accumulators occur in the cell group to be charged according to the invention significant gas development. The end-of-charge voltage is 2.65 to 2.70 V / cell achieved. In the area between the start of gassing and the final voltage, the the desired mixing of the electrolyte with rising gas bubbles.

Stahlakkumulatoren erfordern zwecks Wiederaktivierung der aktiven Massen der Elektroden das Laden bis zu einer Spannung von ca.Steel accumulators require to reactivate the active Masses of the electrodes allow charging up to a voltage of approx.

1,7 V/Zelle.1.7 V / cell.

Es ist vorteilhaft, die stufenweise Ladung automatisch in festgelegten Zeitabständen und/oder nach vorausgegangenen Entladungen durchzuführen. Dabei kann die Ladedauer rein zeitabhängig begrenzt werden oder kann zum Einleiten einer bestimmten Nach ladezeit das Erreichen oder Uberschreiten einer festgelegten Ladespannung oder der Einsatz der Gasentwicklung benutzt werden. Die stufenweise Ladung der Zellen oder Zellengruppen kann durch ein Programmschaltwerk oder eine Folgeschaltung gesteuert werden.It is beneficial to have the gradual charge set in automatically To be carried out at intervals and / or after previous discharges. Here can the charging time can be limited purely time-dependent or can be used to initiate a specific After charging time, reaching or exceeding a specified charging voltage or the use of gas development can be used. The gradual charging of the cells or cell groups can be controlled by a program switch or a sequential circuit will.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung von Voll- und/ oder Ausgleichs ladungen an mehrzelligen Akkumulatorenbatterien bei begrenzter Gesamtspannung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Batteriespannungsabgriffe zur Unterteilung der Batterie in etwa gleich große nacheinander ladbare Zellen und/oder Zellengruppen aufweist. Die Unterteilung ist zweckmäßiger Weise in derart viele Zellengruppen vorgenommen, daß wenigstens eine dieser bis zur Ladeschlußspannung aufladbar ist, ohne daß in den übrigen Zellengruppen die Ruhespannung unterschritten wird.The inventive device for performing full and / or Equalizing charges on multi-cell accumulator batteries with limited total voltage is characterized in that the battery voltage taps are used to subdivide the Battery in cells and / or cell groups of approximately the same size that can be charged one after the other having. The division is expediently in such a large number of cell groups made that at least one of these can be charged up to the end-of-charge voltage, without falling below the no-load voltage in the other cell groups.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann eine aktive Gruppen-Ausgleichs ladung durchgeführt werden, wenn für die Ladung ein separater, vom Stromversorgungsgerät der Anlage unabhängiger Zusatzgleichrichter vorgesehen ist. Dabei kann vorteilhafter Weise zwischen den Zusatzgleichrichter und die Spannungsabgriffe ein Spaltorgan, insbesondere ein Sturenschalter geschaltet sein.According to a preferred embodiment of the invention, an active Group equalization charge can be carried out if a separate, from the system's power supply independent additional rectifier is provided. It can advantageously be between the additional rectifier and the voltage taps are connected to a cleavage element, in particular a door switch be.

Zur Durchführung einer passiven Gruppen-Ausgleichsladung, bei der das Stromversorgungsgerät der Anlage gleichzeitig das Versorgungsgerät für die aufzuladende 3atterie ist, ist erfindurgsgemäß vorgeschlagen, zu den einzelnen Zellengruppen der Batterie ohmsche Widerstände parallel zu schalten. Die passive Gruppen-Ausgleichs ladung empfiehlt sich bei Stromversorgungsanlagen mit kleineren Batterien und geregeltem Stromversorgungsgleichrichter.To carry out a passive group equalization charge in which the power supply device of the system at the same time the supply device for the to be charged 3 battery is proposed according to the invention for the individual cell groups to connect ohmic resistors in parallel to the battery. The passive group compensation charging is recommended for power supply systems with smaller batteries and regulated Power supply rectifier.

Die Einschaltung kann dabei so erfolgen, daß mindestens einer Zellengruppe zur Voll- oder Ausgleichs ladung der zugeordnete Widerstand nicht parallel geschaltet wird. Zweckmäßiger Weise sind dabei die ohmschen Widerstände so dimensioniert, daß in der für die Ladung vorgesehenen Zellengruppe ein Ladestrom fließt, der die Zellenspannung auf den Ladeschlußwert anhebt und in den Grenzen der im Gasungsbereich statthaften Ladeströme liegt, wobei in den übrigen Zellengruppen die Ruhespannung nicht unterschritten und die maximal zulässige Spannung der Gesamtbatterie nicht überschritten werden. Die ohmschen Widerstände können den Zellengruppen manuell oder automatisch parallel geschaltet werden, die für die Voll- oder Ausgleichsladung nicht vorgesehen sind.The activation can take place in such a way that at least one group of cells The associated resistor is not connected in parallel for full or equalization charging will. Appropriately, the ohmic resistors are dimensioned so that In the cell group intended for charging, a charging current flows that determines the cell voltage increases to the end-of-charge value and within the limits of the gassing area Charging currents lies, with the rest voltage not falling below the no-load voltage in the other cell groups and the maximum permissible voltage of the entire battery is not exceeded. The ohmic resistances can be manually or automatically parallel to the cell groups that are not intended for full or equalization charging.

Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung bei spannungsbegrenzten reinen Ladungen, z.B. von Fahrzeug-Antriebsbatterien an Ladegeräten mit IU-Kennlinie oder bei Parallel-Ladungen mit konstanter Spannung anwendbar.The invention is particularly advantageous in the case of voltage-limited pure Charges, e.g. from vehicle drive batteries to chargers with IU characteristics or applicable to parallel charges with constant voltage.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der schematisch in Form von Prinzipschaltbildern Ladevorrichtungen dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 die prinzipielle Anordnung einer Vorrichtung zur Ladung einer Batterie in Form eines Schaltbilds, Fig. 2 eine geänderte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ladung einer Batterie in Form eines Prinzipschaltbildes, Fig. 3 Diagramme, die die Verschiebung der Zellenspannungen bei Unterteilung der Batterie in zwei bis fünf Zellengruppen für Bleibatterien aufzeigen und Fig. 4 gleichartige Diagramme gemäß Fig. 3 für Stahlbatterien.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description of the drawing, in the schematic in the form of block diagrams Chargers shown are. The drawing shows: FIG. 1 the basic arrangement of a device for charging a battery in the form of a circuit diagram, FIG. 2 shows a modified embodiment a device for charging a battery in the form of a basic circuit diagram, Fig. 3 diagrams showing the shift in cell voltages when dividing the battery show in two to five cell groups for lead batteries and Fig. 4 similar Diagrams according to FIG. 3 for steel batteries.

Fig. 1 der Zeichnung verdeutlicht das Prinzipschaltbild für eine aktive Auf- oder Ausgleichs ladung einer Akkumulatorenbatterie bei begrenzter Gesamtspannung am Beispiel einer Aufteilung in drei Zellengruppen durch das Vorhandensein von zwei Abgriffen an der Batterie.Fig. 1 of the drawing illustrates the basic circuit diagram for an active one Charging or equalizing charge of an accumulator battery with limited total voltage using the example of a division into three cell groups due to the presence of two Tapped on the battery.

min Stromversorgungsgleichrichter 1 in geregelter Ausführung mit IU-Kennlinie speist einen Verbraucher 2 und lädt die Batterie 3 oder hält sie in geladenem Zustand. Ein Hilfsgleichrichter 4 kann über einen Stufenschalter 5 wahlweise auf die Zellengruppen 3.1 bis 3.3 der Batterie 3 geschaltet werden. Anstelle des Stufenschalters 5 können auch Schaltschütze oder andere Schaltorgane eingesetzt werden.min Power supply rectifier 1 in a regulated version with IU characteristic feeds a consumer 2 and charges the battery 3 or keeps it charged. An auxiliary rectifier 4 can optionally switch to the cell groups via a step switch 5 3.1 to 3.3 of the battery 3 are switched. Instead of the step switch 5 you can contactors or other switching devices can also be used.

Der Hilfsgleichrichter 4 braucht spannungsmäßig nur auf einen Bruchteil der Nennspannung, im dargestellten Beispiel 1/3 der Nennspannung, ausgelegt zu werden. Strommäßig ist eine Anpassung an die Batteriekapazität vorzunehmen, damit der im Gasungsbereich für die jeweilige Batteriebauart zulässige Ladestrom nach DIN 57 510 / VDE 0510 nicht überschritten wird.The auxiliary rectifier 4 only needs a fraction in terms of voltage the nominal voltage, in the example shown, 1/3 of the nominal voltage. The current must be adjusted to the battery capacity so that the im Gassing range for the respective battery type, permissible charging current according to DIN 57 510 / VDE 0510 is not exceeded.

Sofern die maximal zulässige Gesamtspannung das Laden einer Zellengruppe bis zur Ladeschlußspannung von 2,65 bis 2,7 V/Zelle zuläßt, empfiehlt sich der Einsatz eines Hilfsgleichrichters in ungeregelter Ausführung mit einer W-Kennlinie nach DIN 41 774 für Bleibatterien bzw. 41 775 für Stahlbatterien. Andernfalls ist eine Spannungsbegrenzung vorzusehen, z.B. in Form einer IU-Kennlinie nach DIN 41 773 oder in Form einer WU-Kennlinie. Dabei ist der U-Teil der Kennlinie aber nicht auf die Gasungsspannung der zu ladenden Zellengruppe zu begrenzen, sondern auf einen Wert, der sich aus der maximal zulässigen Gesamtspannung und der Unterteilung der Gesamtbatterie in Zellengruppen ergibt.Provided the maximum permissible total voltage is charging a group of cells up to the end-of-charge voltage of 2.65 to 2.7 V / cell, use is recommended of an auxiliary rectifier in an unregulated version with a W characteristic according to DIN 41 774 for lead batteries and 41 775 for steel batteries. Otherwise is a Provide voltage limitation, e.g. in the form of an IU characteristic according to DIN 41 773 or in the form of a WU characteristic. The U part of the characteristic is not open to limit the gassing voltage of the cell group to be charged, but to one Value resulting from the maximum permissible total voltage and the subdivision of the Total battery in cell groups.

Bezüglich des Ladestromes empfiehlt sich eine Auslegung des Hilfsgleichrichters entsprechend dem im Gasungsbereich zulässigen Batterie-Ladestrom. Dies trifft auch auf ungeregelte Geräte zu, da von der Annahme ausgegangen werden kann, daß vor Einschaltung des Hilfsgleichrichters sich die Batterie in weitgehend geladenem Zustand befindet.With regard to the charging current, it is advisable to design the auxiliary rectifier corresponding to the battery charging current permitted in the gassing area. This is also true towards unregulated devices, since it can be assumed that before switching on of the auxiliary rectifier, the battery is largely charged.

Zur Ladung wird der Hilfsgleichrichter 4 mittels des StuSenschalters 5 beispielsweise zunächst mit der Zellengruppe 3.1 der Batterie über die Schaltstellung 1-1 in Verbindung gebracht. Nach erfolgt er Ladung bis in den Gasungsbereich hinein können dann in der gleichen Weise die Zellengruppen 3.2 und 3.3 nacheinander aufgeladen werden, indem der Stufenschalter 5 in die entsprechenden Schaltstellungen gebracht wird. Dies kann auch automatisch vorgenommen werden.The auxiliary rectifier 4 is used for charging by means of the step switch 5, for example, initially with the cell group 3.1 of the battery via the switch position 1-1 related. Afterwards it is charged into the gassing area can then charge the cell groups 3.2 and 3.3 one after the other in the same way by moving the step switch 5 into the corresponding switch positions will. This can also be done automatically.

Fig. 2 der Zeichnung verdeutlicht das Prinzipschaltbild für passive Auf- oder Ausgleichs ladung einer Akkumulatorenbatterie bei begrenzter Gesamtspannung am Beispiel einer Aufteilung in drei Zellengruppen. Die passive Gruppen-Ausgleichsladung empfiehlt sich bei Stromversorgungsanlagen mit kleineren Batterien und geregeltem Stromversor0,#ungsgleichrichter. Der Zweck ist der gleiche wie bei der vorbeschriebenen aktiven Gruppen-Ausgleicnsladung. Am Beispiel einer Batterie mit zwei Abgriffen nach 1/3 und 2/3 der eingesetzten Zellen ergibt sich dann das Prinzipschaltbild der #ig. 2.Fig. 2 of the drawing illustrates the basic circuit diagram for passive Charging or equalizing charge of an accumulator battery with limited total voltage using the example of a division into three cell groups. The passive group equalization charge is recommended for Power supply systems with smaller batteries and regulated power supply, rectifier. The purpose is the same as with the above-described active group balancing charge. Using the example of a battery with two taps after 1/3 and 2/3 of the cells used, this then results Block diagram of the #ig. 2.

Der Stromversorgungsgleichrichter 1, üblicherweise in geregelter Ausführung mit IU-Kennlinie, speist den Yersraucizer 2 und lädt die Batterie 3 oder hält sie in geladenem Zustand. Den einzelnen ZellenÖru;o;Den 3.1 bis 3.3. sind ohmsche Widerstände 4.1 bis 4.3 über Schaltglieder 5.1 bis 5.3 parallel geschaltet. Zum Zweck der Ausgleichs ladung einer Zellengruppe bleibt der dieser zugeordnete Schalter geöffnet, während die übrigen Schalter geschlossen sind. Bei den Zellengruppen, denen ein ohmscher Widerstand parallel geschaltet ist, tritt eine Spannungsabsenkung ein. Da durch den Stromversorgungsgleichrichter 1 eine konstante Gesamtspannung eingehalten wird, führt dies zu einem entsprechenden Spannungsanstieg in der Zellengruppe, welcher kein Widerstand parallel geschaltet ist.The power supply rectifier 1, usually in a regulated version with IU characteristic, feeds the Yersraucizer 2 and charges the battery 3 or holds it when charged. The individual cells Öru; o; The 3.1 to 3.3. are ohmic resistances 4.1 to 4.3 connected in parallel via switching elements 5.1 to 5.3. For the purpose of compensation charge of a cell group, the switch assigned to it remains open while the other switches are closed. In the cell groups that have an ohmic Resistance is connected in parallel, a voltage drop occurs. Through this the power supply rectifier 1 a constant total voltage is maintained, this leads to a corresponding increase in voltage in the cell group, which no resistor is connected in parallel.

Die Widerstände 4.1 bis 4.3 sind so auszulegen, daß in der zu ladenden Zellengruppe der im Gasungsbereich statthafte Ladestrom nach DIN 57 510 / VDE 0510 nicht überschritten wird. Ferner ist zu berücksichtigen, daß in den Zellengruppen mit parallel geschalteten Widerstand die Ruhespannung nicht unterschritten wird. Außerdem ist die Batterie in so vielen Zellengruppen zu unterteilen, daß unter diesen Voraussetzungen die Ladeschlußspannung der zu ladenden Zellengruppe erreicht werden kann.The resistors 4.1 to 4.3 are to be designed so that in the to be charged Cell group of the permissible charging current in the gassing area according to DIN 57 510 / VDE 0510 is not exceeded. It should also be taken into account that in the cell groups with a resistor connected in parallel, the open-circuit voltage is not undershot. In addition, the battery is to be divided into as many cell groups as there are Requirements the end-of-charge voltage of the cell group to be charged must be achieved can.

Die Verschiebung der Zellenspannungen bei Unterteilung der Batterie in zwei bis fünf Zellengruppen, abhängig von der zulässigen mittleren Zellenspannung, zeigt Fig. 3 der Zeichnung für Bleibatterien und Fig. 4 für Stahlbatterien. Dabei betrifft das Bild 3a der Fig. 3 eine Unterteilung in zwei Zellengruppen (ein Spannungsabgriff).The shift in cell voltages when the battery is divided in two to five cell groups, depending on the permissible mean cell voltage, Fig. 3 of the drawing shows for lead batteries and Fig. 4 for steel batteries. Included relates to image 3a of FIG. 3 a division into two groups of cells (a voltage tap).

Bild 3b betrifft die Unterteilung in drei Zellengruppen (zwei Spannungsabgriffe). Bild 3c zeigt die Untereilung in vier Zellengruppen (drei Spannun0#sabgriffe). Bild 3d zeigt die Unterteilung in fünf Zellengruppen mit vier Spannungsabgriffen.Figure 3b concerns the division into three cell groups (two voltage taps). Figure 3c shows the division into four cell groups (three voltage taps). image 3d shows the division into five cell groups with four voltage taps.

In der gleichen Weise ist die Fig. 4 der Zeichnung in Bilder 4a, Xb, 4c und 4d untergliedert. Sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 der Zeichnung bedeutet x: Ladespannung der Zellengruppe auf Starkladung y: Ladespannung der übrigen Zellengruppen z: maximal zulässige mittlere Zellenspannung.In the same way, Fig. 4 of the drawing in Figs. 4a, Xb, 4c and 4d subdivided. Both in Fig. 3 and in Fig. 4 of the drawing means x: Charging voltage of the cell group on boost charge y: Charging voltage of the other cell groups z: maximum permissible mean cell voltage.

Die Häufigkeit von Ausgleichs ladungen ist von den jeweiligen Betriebsverhältnissen abhängig. Sie können manuell, rein zeitabhängig oder abhängig von bestimmten Betriebszuständen oder in Kombination verschiedener Kriterien eingeleitet werden. Die Dauer der Ausgleichs ladungen kann fest vorgegeben oder von bestimmten Batteriezuständen, wie z.B. Überschreiten einer bestimmten Ladespannung oder Einsatz der Gasentwicklung, abhängig gemacht werden.The frequency of equalization charges depends on the respective operating conditions addicted. You can do this manually, purely time-dependent or dependent on certain operating states or a combination of different criteria. The duration of the compensation charges can be fixed or determined by certain battery states, such as exceeding made dependent on a certain charging voltage or the use of gas development will.

In den beiden letzten Fällen empfiehlt sich der zusätzliche Einsatz eines Zeit laufwerkes. Die Umschaltung des Hilfsgleichrichters von einer Zellengruppe auf die andere kann manuell, durch eine Folgeschaltung, ein Programmschaltwerk oder dergleichen erfolgen.In the last two cases, additional use is recommended of a time drive. Switching the auxiliary rectifier from a group of cells the other can be done manually, by a sequential circuit, a program switch or the like take place.

Claims (12)

Ansprüche: f sß 1. Aerfahren zur Voll- und/oder Ausgleichs ladung von mehrzeiligen Akkumulatorenbatterien bei begrenzter Gesamtspannung für Verbraucher, die eine unterbrechungsfreie Stromversorgung erfordern und hierzu parallel mit einem Stromversorgungsgerät, insbesondere einem geregelten Gleichrichter mit Konstantspannungsausgang und Strombegrenzung, und einer Akkumulatorenbatterie geschaltet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß einzelne oder zu Gruppen zusammengefaßte Zellen (3.1 bis 3.3) der Batterie (3) unter Aufteilung der Gesamtspannung in mindestens zwei Teilspannungen in zeitlichem Abstand nacheinander unter Einhaltung der zulässigen Gesamtspannung geladen werden, wobei während des Ladevorgangs in keiner Zelle oder Zellengruppe (3.1 bis 3.3) der Batterie (3) die Ruhespannung unterschritten wird. Claims: f sß 1. A process for full and / or equalization charge of multi-row accumulator batteries with limited total voltage for consumers, which require an uninterruptible power supply and for this purpose in parallel with a Power supply device, especially a regulated rectifier with constant voltage output and current limitation, and an accumulator battery are connected, d a d u r c h e k e k e k e n n e i n e t that individual cells or cells combined into groups (3.1 to 3.3) of the battery (3), dividing the total voltage into at least two partial voltages at a time interval one after the other in compliance with the permissible Total voltage to be charged, with no cell or during charging Cell group (3.1 to 3.3) of the battery (3) the open circuit voltage falls below. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenweise Ladung automatisch in festgelegten Zeitabständen und/oder nach vorausgegangenen Entladungen durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the stepwise Charge automatically at specified time intervals and / or according to previous ones Discharges is carried out. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladedauer rein zeitabhängig begrenzt wird oder daß zum Einleiten einer bestimmten Nachladezeit das Erreichen oder Überschreiten einer festgelegten Ladespannung oder der Einsatz der Gasentwicklung benutzt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Loading time is limited purely time-dependent or that to initiate a certain Recharge time reaching or exceeding a specified charging voltage or the use of gas development is used. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenweise Ladung der Zellen oder Zellengruppen durch ein Programmschaltwerk oder eine Folgeschaltung gesteuert wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the gradual charging of the cells or cell groups by a program switch or a sequential circuit is controlled. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie () spannungsabgriffe zur Unterteilung der Batterie in etwa gleich große nacheinander ladbare Zellen oder Zellengruppen aufweist.5. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the battery () has voltage taps for subdivision of the battery in cells or cell groups of approximately the same size that can be charged one after the other having. 6. Vorrichtung nach Anspruch », dadurch geenneichnet, daß die Unterteilung in derart viele Zellengruppen vorgenommen ist, daß wenigstens eine dieser bis zur Ladeschludspannung aufladbar ist, ohne daß in den übrigen Zellengruppen die Ruhespannung unterschritten wird.6. Apparatus according to claim », characterized in that the subdivision is made in so many cell groups that at least one of these up to Charge-charging voltage can be charged without the open-circuit voltage in the other cell groups is fallen below. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet durch einen Zusatzgleichrichter (4) für die Ladung.7. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized by an additional rectifier (4) for the cargo. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zusatzgleichrichter (4) und die Spannungsabgriffe ein Schaltorgan (5) geschaltet ist.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that between the additional rectifier (4) and the voltage taps are connected to a switching element (5) is. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (5) ein Stufenschalter ist. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the switching element (5) is a multiple switch. 10. Vorrichtung nach Anspruch 5 und , dadurch gekennzeichnet, daß zu den einzelnen Zellengruppen (3.1 bis 3.3) der Batterie (3) ohmsche Widerstände (4.1 bis 4.3) parallel anschaltbar sind.10. Apparatus according to claim 5 and, characterized in that to the individual cell groups (3.1 to 3.3) of the battery (3) ohmic resistances (4.1 to 4.3) can be connected in parallel. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschaltung so erfolgt, daß mindestens einer Zellengruppe zur Voll- oder Ausgleichsladung der zugeordnete Widerstand nicht parallel geschaltet ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the Connection takes place in such a way that at least one group of cells for full or equalization charging the assigned resistor is not connected in parallel. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Widerstände (4.1 bis 4.3) so dimensioniert sind, daß in der für die Ladung vorgesehenen Zellengruppe ein Ladestrom fließt, der die Zellenspannung auf den Ladeschlußwert anhebt und in den Grenzen der im Gasungsbereich statthaften Ladeströme liegt.12. Apparatus according to claim 10 and 11, characterized in that the ohmic resistors (4.1 to 4.3) are dimensioned so that in the for the Charge provided cell group a charging current flows, which increases the cell voltage the end-of-charge value increases and within the limits of the gassing area permissible charging currents.
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