DE329728C

DE329728C - Coulombmetric device for monitoring the charge status of an electrical collector

Info

Publication number: DE329728C
Application number: DE1918329728D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1918-02-03
Filing date: 1918-02-03
Publication date: 1920-11-30

Description

Coulombmetrische Einrichtung zum Überwachen des Ladungszustandes eines elektrischen Sammlers. Eine coulombmetrische Einrichtun-- zuin Überwachen des Ladun-_szustandes eines elektrischen Sammlers kann in bekannter Weise entweder mit zwei Coulombmetern, also Voltametern, oder Amperestundenmotorzählern ausgeführt «erden, von denen eins bei der Ladung, das andere bei der Entladung eingeschaltet wird, oder mit einem Coulombmeter, das bei der Ladung vorwärts und bei der Entladung rückwärts läuft.Coulombmetric device for monitoring the state of charge of a electric collector. A coulombmetric device to monitor the state of charge an electrical collector can be used in a known manner either with two coulomb meters, that is, voltammeters, or ampere-hour motor counters, one of which when charging, the other is switched on when discharging, or with one Coulomb meter that runs forwards when charging and backwards when discharging.

Im zweiten Fall ist es nötig, für den Rückwärtslauf das Coulombmeter empfindlicher zu machen wie für den Vorwärtslauf, damit die lIeßmarke des Gerätes bei völliger Entladung des anfänglich vollgeladenen Sammlers um ebensoviel rückwärts verschoben wird, als sie bei völliger Ladung des anfänglich ganz entladenen Sammlers vorwärts verschoben wurde. Denn die Elektrizitätsmenge, die der Sammler bei völliger Entladung herausgibt, ist kleiner wie die Elektrizitätsmenge, die er für die Volladung benöti-t. Das Verhältnis dieser beiden Elel.:trizitätsmen--en wird als coulombmetrischer Wirkungsgrad des Sammlers bezeichnet.In the second case it is necessary to use the coulomb meter to run backwards to make it more sensitive as for the forward run, so that the lIeßmarke of the device backwards by the same amount when the collector, which is initially fully charged, is completely discharged is shifted than when the collector is fully charged at the beginning moved forward. Because the amount of electricity that the collector at total Discharge is less than the amount of electricity it produces for a full charge needed. The ratio of these two elements: tricity is called coulombmetric Efficiency of the collector called.

Aus demselben Grunde muLi inan bei Verwendung von zwei gleicher. C«ulombmetern, wenn man gleiche Wege der \lclimarken bei Volladung und Vollentladunz verlangt, das bei der Entladung eingeschaltete empfindlicher machen wie das andere.For the same reason, it is necessary to use two identical ones. C "ulom meters, if one demands the same route of the \ lclimarken for full charge and full discharge, make the one switched on during discharge more sensitive than the other.

Diese bekannte Forderung wird boi der üblichen Anordnung der Coulombmeter im Nebenschluß zu einem vom Sammler durchflossenen Widerstand gewöhnlich dadurch erfüllt, daß das Coulombmeter für die Entladung mit einem kleineren Vorschaltwiderstand versehen oder an einen größeren Nebenschlußwiderstand angelegt wird. Für diese Umschaltung wird gewöhnlich ein durch Richtungsumkehr des Sammlerstromes in Wirkung gesetztes Relais verwendet.This known requirement is used in the usual arrangement of the coulomb meter usually by shunting a resistor through which the collector flows meets that the coulomb meter for the discharge with a smaller series resistance provided or applied to a larger shunt resistor. For this switchover is usually put into effect by reversing the direction of the collector flow Relay used.

Es ist auch schon ein Zwillingsquecksilbervoltameter als Aldcumulatorenzähler mit zwei ungleichpolig an den Nebenschlußwiderstand angeschlossenen Meßzellen bekannt, bei dem sich die Meßzellen infolge ihrer- Eigenschaft, den Strom nur in einer Richtung durchzulassen, für Ladung und Entladung selbsttätig abwechselnd ein- und ausschalten. Bei diesem Gerät sind die Relais der oben erwähnten 141eßeinrichtungen vermieden und dadurch die von diesen Relais herrührenden Störungen ausgeschlossen. Derselbe Vorteil wird durch die Erfindung auf andere Weise erreicht. Die Erfindung besteht in der Anwendung besonderer Ventilzellen neben den ll:eßzellen zum Zweck der Empfindlichkeitsänderung für Ladung und Entladung.* Die Erfindung bat mit dem erwähnten bekannten Akkumulatorenzähler das gemeinsam, daß ein Leiter mit Ventilwirkung in der Jleßschaltung die Empfindlichkeitsänderung besorgt. Sie ist der bekannten Einrichtung aber darin überlegen, daß sie infolge der Trennung von Dleßzellen und Ventilzellen die Gebundenheit an ein bestimmtes Coulomb- -meter;t-stem und @'entilzellensy;teni vermeidet, die bei dein bekannten Ge:-ät durch die Einheit von lleßzelle und Ventilzelle bedingt ist.It is also already a twin mercury voltameter as an aldcumulator counter known with two measuring cells connected to the shunt resistor with unequal polarity, in which the measuring cells due to their property, the current only in one direction to let through, automatically switch on and off alternately for charging and discharging. In this device, the relays of the above-mentioned measuring devices are avoided thereby eliminating the interference caused by these relays. Same Advantage is achieved in other ways by the invention. The invention exists in the use of special valve cells in addition to the flow cells for the purpose of changing the sensitivity for charging and discharging. * The invention involved the known accumulator meter mentioned this has in common that a conductor with valve action in the Jleß circuit the change in sensitivity concerned. However, it is superior to the known device in that it is a result of the separation of discharge cells and valve cells the bond to a certain Coulomb -meter; t-stem and @ 'entilzellensy; teni avoids the with Your known device is due to the unity of the load cell and valve cell.

Ausfülirunn@beispiele der Erfindung sind durch die Fig. i bis 5 der Zeichnung veranschaulicht. Die Ventilzelle ist darin durch ein Dreieck dargestellt, das mit einer Höhe im Leitungszuge liegt. Als Durchgangsrichtung des Stromes ist die Richtung von der Grundlinie zur Spitze des Dreiecks angenommen. Für alle Figuren sind als Coulombmeter Gasvoltameter angenommen; für die Fig. i und 2 einfache Voltameter g1 und g., bekannter Form mit Anoden a, Kathoden k und Skalen s ; für die Fig. 3 bis -5 sind umkehrbare Voltameter g mit Elektroden e1 und e., Meßmarken q in Gestalt von' Ouecksilberfadenstücken und Skalen s angenommen. Mit v, v1, v= sind die Ventilzellen, mit iz, n' Nebenschlußwiderstände, mit r, r', r1, r. Vorschaltwiderstände der Voltameter bezeichnet. Der dem Nebenschlußwiderstand beigesetzte Pfeil soll in allen Fällen die Richtung des Ladestromes angeben; b bezeichnet den Sammler, d eine elektrische Maschine, die als Dynamo den Ladestrom liefern und als Motor den Entladestrom aufnehmen mag.Ausfülirunn @ examples of the invention are illustrated by FIGS. 1 to 5 of the drawing. The valve cell is represented by a triangle with a height in the line of the line. The direction from the base line to the tip of the triangle is assumed to be the direction of passage of the current. Gas voltameters are assumed to be the coulomb meter for all figures; for FIGS. i and 2 simple voltameters g1 and g., known form with anodes a, cathodes k and scales s; For FIGS. 3 to -5, reversible voltameters g with electrodes e1 and e., measuring marks q in the form of pieces of mercury thread and scales s are assumed. With v, v1, v = the valve cells, with iz, n 'shunt resistors, with r, r', r1, r. Series resistances are called the voltameter. The arrow attached to the shunt resistor should indicate the direction of the charging current in all cases; b denotes the collector, d an electrical machine that, as a dynamo, supplies the charging current and, as a motor, may absorb the discharge current.

Für die Anordnungen nach den Fig. i und 2 sind Ventilzellen vorausgesetzt, die in einer Richtung überhaupt keinen Strom durchlassen. Demnach fließt bei der Ladung nur durch das Voltameter g1, bei der Entladung nur durch das Voltameter g. Strom. In Fig. i müssen die Vorschaltwiderstände r1 und r. so abgeglichen sein, daß das Verhältnis der Summe der Widerstände von r_, g. und v. zur Summe der Widerstände von 7l, g1 und v1 dem coulombmetrischen Wirkungsgrad des Sammlers gleich ist. Bei der Anordnung nach Fig. 2 müssen diese Widerstandssummen gleich sein, dafür muß das Verhältnis der Nebenschlußwiderstände n l (n+fz') dem coulombmetrischen Wirkungsgrad des Sammlers gleich sein.For the arrangements according to FIGS. I and 2, valve cells are assumed which do not allow any current to pass through in one direction. Accordingly, when charging, flows only through the voltameter g1, and when discharging only through the voltameter g. Current. In Fig. I, the series resistors r1 and r. be balanced so that the ratio of the sum of the resistances of r_, g. and V. to the sum of the resistances of 7l, g1 and v1 is equal to the coulombmetric efficiency of the collector. In the arrangement according to FIG. 2, these resistance sums must be the same, for this the ratio of the shunt resistances n l (n + fz ') must be equal to the coulombmetric efficiency of the collector.

Bei beiden Anordnungen dient g, als Coulombmeter für die Ladung, g2 für die Entladung. Die Schaltungsänderung zum Erhöhen der Empfindlichkeit der Meßeinrichtung für die Entladung erfolgt also hier zugleich mit der Ausschaltung des einen und der Einschaltung des anderen Voltameters. Die Voltameter sind kippbar angeordnet zu denken, damit sie nach Ausnutzung ihres Meßbereiches in den Anfangszustand zurückgeführt werden können.In both arrangements, g serves as the coulomb meter for the charge, g2 for discharge. The circuit change to increase the sensitivity of the measuring device for the discharge takes place here at the same time with the switching off of one and the activation of the other voltameter. The voltameters are tiltable to think so that they are returned to the initial state after using their measuring range can be.

Unter der Voraussetzung, daß die Ventilzellen in einer Richtung den Strom nicht durchlassen, entsprechen die Ausführungen nach den Fig. 3 und 4 denen der Fig. i und 2. Bei Fig. 3 muß dann das Verhältnis der Summe der Widerstände von r., g und v2 zur Summe der Widerstände von y" g und v1 dem coulombinetrischen Wirkungsgrad des Sammlers gleich sein; für Fig. 4 gilt hinsichtlich der Nebenschlußwiderstände w und n' dieselbe Bedingung wie für Fig.2, wenn die Widerstände der Ventilzellen v, und 7-z bei Stromdurchgang gleich sind. Bei der Ausführung nach Fig. 5, wo die Ventilzelle v zu einem Vorschaltwiderstand r' der Voltameters g parallel geschaltet ist, muß das Verhältnis der Summe der Widerstände von g, r und der Parallelschaltung von v und r' zur Summe der Widerstände von g, r und r' dem coulombmetrisclien Wirkungsgrad des Sammlers gleich sein.Assuming that the valve cells do not let the current through in one direction, the designs according to FIGS. 3 and 4 correspond to those of FIGS. I and 2. In FIG. 3, the ratio of the sum of the resistances of r and v2 to the sum of the resistances of y "g and v1 be equal to the coulombinetric efficiency of the collector; the same condition applies to Fig. 4 with regard to the shunt resistances w and n 'as to Fig. 2, if the resistances of the valve cells v, and 7- 5, where the valve cell v is connected in parallel to a series resistor r 'of the voltameter g, the ratio of the sum of the resistances of g, r and the parallel connection of v and r' to The sum of the resistances of g, r and r ' must be equal to the coulombmetric efficiency of the collector.

Die angegebenen Bedingungen für die Abgleichung der Vorschalt- und Nebenschlußwiderstände ändern sich, wenn die Ventilzellen in der Sperrichtung dem Strom nicht einen unendlich großen Widerstand entgegensetzen, wie bisher angenommen wurde, sondern einen Widerstand von endlichem Werte. Die geänderten Bedingungen sind leicht aufzustellen und brauchen darum hier nicht angegeben zu werden. Im Bedarfsfalle kann auch der Ventilzelle selbst noch ein Vorschaltwiderstand oder ein Nebenschlußwiderstand gegeben werden; ein Vorschaltwiderstand kommt insbesondere bei der Ausführung nach Fig. 5 in Betracht, wo er den Einfluß der Temperatur auf die Widerstandswerte der Ventilzelle auszugleichen gestattet.The specified conditions for balancing the ballast and Shunt resistances change when the valve cells are in the reverse direction Do not offer an infinitely large resistance to current, as previously assumed but a resistance of finite values. The changed conditions are easy to set up and therefore do not need to be specified here. If necessary The valve cell itself can also have a series resistor or a shunt resistor are given; a series resistor comes into play, especially in the execution 5, where the influence of temperature on the resistance values of the Allow valve cell to compensate.

Bei den Einrichtungen nach Fig. 3 bis 5 ist die Elektrode e1 bei der Ladung Anode, bei der Entladung Kathode; dementsprechend ist e. bei der Ladung Kathode, bei der Entladung Anode. Die Meßmarke q möge sich bei der Ladung von links - nach rechts verschieben, bei der Entladung wird sie sich dann in der entgegengesetzten Richtung bewegen.In the devices according to FIGS. 3 to 5, the electrode e1 is at the Charge anode; discharge cathode; accordingly, e. at the cathode charge, when discharging anode. The measuring mark q may move from the left - to move to the right, when unloading it will then be in the opposite one Move direction.

Die Fig. 6 zeigt eine zur Ausführung der Erfindung geeignete Ventilzelle nach Art eines `Vasserstoffvoltameters. Ein allseitig geschlossenes Gefäß i ist in seinem unteren Teile 2 mit dem Elektrolyten, in dem oberen Teile 3 mit Wasserstoffgas gefüllt. Von den Elektroden 4, 5 mit ihren in die Gefäßwand eingeschmolzenen Zuleitungen 6, 7 taucht zum Teil in den Elektrolyten, zum Teil in das Wasserstoffgas, während 5 sich ganz im Elektrolyten befindet. Die Elektroden mögen aus Platin oder einem anderen geeigneteil Metall bestehen und in üblicher Weise mit Moor überzogen sein. .6 shows a valve cell suitable for carrying out the invention in the manner of a `hydrogen voltmeter. A vessel i is closed on all sides in its lower part 2 with the electrolyte, in the upper part 3 with hydrogen gas filled. From the electrodes 4, 5 with their feed lines melted into the vessel wall 6, 7 is partly immersed in the electrolyte, partly in the hydrogen gas, while 5 is completely in the electrolyte. The electrodes may be made of platinum or one other suitable parts are made of metal and covered in the usual way with moor. .

Diese Zelle setzt dem Strom in der Richtung von 4 nach 5 einen viel kleineren Widerstand entgegen wie dem Strom in der umgekehrten Richtung. Bei der ersten Stromrichtung wird Wasserstoff durch die Elektrode 4 dem Vorrat entnommen und in den Elektrolyten eingeführt. An der Elektrode 5 wird gasförmiger Wasserstoff ausgeschieden, der dann aufsteigend zum Gasvorrat zurückkehrt. Für die Beförderung des Wasserstoffes in den Elektrolyten und seine Ausscheidung ist nur eine kleine Spannung erforderlich. In der umgekehrten Richtung kann dagegen ein merklicher Strom erst fließen, wenn die zur Zersetzung des Wassers erforderliche Spannung von etwa 2 Volt angelegt wird. Einer so hohen Spannung werden aber die Ventilzellen bei der Verwendung gemäß der Erfindung nicht ausgesetzt.This cell puts a lot of current in the direction from 4 to 5 smaller resistance than the current in the opposite direction. In the In the first current direction, hydrogen is taken from the supply through the electrode 4 and introduced into the electrolyte. At the electrode 5 is more gaseous Excreted hydrogen, which then returns to the gas supply in an ascending manner. For the Transport of hydrogen into the electrolyte and its excretion is only a little voltage required. In the opposite direction, on the other hand, a Noticeable currents only flow when the water needed to decompose Voltage of about 2 volts is applied. But the tension is so high Valve cells not exposed when used according to the invention.

Die Fig. 7 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Ventilzelle mit Wasserstoffvoltameterbauart. Hier ist die eine Elektrode 4 in an sich bekannter Weise als feinmaschiges Gitter aus Edelmetall ausgebildet, das eine Schale 8 überspannt. Die Schale hat einen rohrförmigen Fortsatz 9 mit einem Fangtrichter io für die von der Elektrode 5 aufsteigenden Wasserstoffbläschen. Der von dem Netz 4 abgeschlossene Hohlraum der. Schale 8 und des Fortsatzes 9 ist wenigstens teilweise mit M'asserstoffgas gefüllt. Auch diese Zelle setzt dem Strom in der Richtung von 4 nach 5 einen kleinen, in der umgekehrten Richtung einen großen Widerstand entgegen.Fig. 7 shows yet another embodiment of a valve cell with hydrogen voltameter design. Here one electrode 4 is known per se Way designed as a fine-meshed lattice made of noble metal that spans a shell 8. The shell has a tubular extension 9 with a funnel io for the from the electrode 5 rising hydrogen bubbles. The one terminated by the network 4 Cavity of the. Shell 8 and the extension 9 is at least partially with hydrogen gas filled. This cell also adds a small amount to the current in the direction from 4 to 5 a great resistance in the opposite direction.

Die Zellen nach Fig. 6 und 7 könnten auch so eingerichtet sein, daß das an der Elektrode 5 ausgeschiedene Wasserstoffgas sich zunächst an einer besonderen Stelle sammelt, um dann bei Gelegenheit durch Kippen der Zellen mit dem Hauptgasvorrat wieder vereinigt zu werden. Praktischer ist aber die gezeichnete und beschriebene Ausführung, bei der der ausgeschiedene Wasserstoff ohne weiteres zum Gasvorrat aufsteigen kann.The cells of FIGS. 6 and 7 could also be arranged so that the hydrogen gas excreted at the electrode 5 is first applied to a special one Place collects, then on occasion by tilting the cells with the main gas supply to be reunited. But the one drawn and described is more practical Execution in which the separated hydrogen easily rises to the gas supply can.

Claims

PATENT CLAIMS i. Coulombmetric device for monitoring the State of charge of an electrical collector with one reversible or two alternating switched on coulomb meters, in which the sensitivity change for charge and Discharge is provided by a conductor with valve action in the measuring circuit, characterized in that special valve cells for this change in sensitivity be used next to the measuring cells.

2. Device according to claim i with a reversible Coulomb meter that is shunted to a resistor in the collector circuit, characterized in that a valve cell (v), optionally with a series resistor, is connected in parallel to a series resistor (r ') of the coulomb meter (g) (Fug. 5).

3. valve cell for a device according to claim i or 2, characterized due to the design as a hydrogen voltameter with a partial electrolyte, partially touched by the hydrogen gas electrode (4) and one by the electrolyte rinsed electrode (5).

4. embodiment of the valve cell according to claim 3, characterized by such an arrangement of the electrolyte rinsed electrode (5) that the hydrogen gas excreted by this electrode to that of the first electrode (4) in contact gas space (3) can rise.