DE3317531C2

DE3317531C2 -

Info

Publication number: DE3317531C2
Application number: DE3317531A
Authority: DE
Inventors: Albert Budapest Hu Biletzky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1988-08-04
Also published as: HU185528B; DE3317531A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur energiesparenden Auf- und Entladung von Akkumulatoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Im Zusammenhang mit der Herstellung, Inbetriebsetzung, Aufladung und Regenerierung von Akkumulatoren ist es bekannt, bereits entladene Akkumulatoren mit einem Strom bestimmter Stärke erneut aufzuladen. Der Ladestrom, aber auch der Entladestrom sind in ihrer maximalen Größe auf einen bestimmten Höchstwert begrenzt. Im allgemeinen erfolgt die Entladung von Akkumulatoren über Widerstände, wobei in den Widerständen Wärme erzeugt wird, so daß Energie verlorengeht. Es ist bei erhöhtem Ladestrom möglich, daß eine mehr oder weniger starke Gasbildung erfolgt.

Aus der HU-PS 1 66 090 ist eine Thyristor-Steuerschaltungsanordnung zur Spannungs- und Stromregelung bekannt, wobei zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Spannung oder eines vorgegebenen Stromwertes eine Ladevorrichtung entsprechend ausgebildet ist.

Aus der HU-PS 1 65 288 ist eine Schaltungsanordnung mit Thyristorgleichrichtern bekannt, wobei die Spannungs- bzw. Stromwerte mit einem guten Wirkungsgrad eingestellt werden. Nachteilig ist jedoch ein kostspieliger und aufwendiger Magnetverstärker, um die geforderten Werte mit möglichst großer Genauigkeit auch bei inneren und äußeren Störsignalen einzuhalten.

Keine dieser bekannten Vorrichtungen erlaubt es, die Energie von Entlade-Akkumulatoren auszunutzen, sowie die Verringerung des Ladestroms der Lade-Akkumulatoren in der Phase der intensiven Gasbildung zu ermöglichen.

Aus der DE-AS 24 58 053 ist eine Vorrichtung zum Schnelladen eines elektrisch aufladbaren Energiespeichers bekannt. Hierbei wird eine Dreiphasenwechselspannung über einen Netztransformator einer Thyristor-Gleichrichteranordnung zugeführt. Durch die bekannte Vorrichtung ist ein Akkumulator als Zwischenspeicher versorgbar. Ein Lade-Akkumulator ist mit dem sog. Entlade-Akkumulator in Reihe schaltbar. Dann, wenn der als Zwischenspeicher verwendete Entlade-Akkumulator durch die Netzspannung aufgeladen wird, wird hierfür ein besonderer Schalter geschlossen. Soll nun der Lade-Akkumulator aufgeladen werden, so fließt ein Ladestrom vom Entlade-Akkumulator über eine Drossel zum Lade-Akkumulator.

Wenn bei leerem bzw. nahezu leerem Lade-Akkumulator der Ladevorgang stattfindet, haben die Thyristoren der Gleichrichteranordnung noch nicht gezündet. Wenn nun der Schnelladestrom auf einen bestimmten unteren Wert abgesunken ist, wird die Netzenergie der Gleichrichteranordnung wirksam, was bedeutet, daß der Lade-Akkumulator nahezu ohne Spannung sein muß.

Die bekannte Vorrichtung zeigt keinerlei Hinweise und Anregung, in welcher Weise die Steuerung der Gleichrichter-Thyristoren in diesem Falle vorgenommen wird. Es ist allenfalls entnehmbar, daß während der Schnelladephase, in der der Strom einen bestimmten Stromwert übersteigt, die Gleichrichter-Thyristoren ausgeschaltet sind und daß nur dann, wenn der Strom einen bestimmten Minimum-Wert unterschreitet, diese Thyristoren eingeschaltet werden. Im letzteren Falle kann die Netzspannung wirksam werden.

Die bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß drei unabhängige Doppelschalter vorgesehen sind, die wechselweise betätigt werden müssen, um im einen Falle den Entlade-Akkumulator durch die Netzspannung aufzuladen und im anderen Falle den Schnelladestromkreis für den Lade-Akkumulator einzuschalten.

Aus der US-PS 34 74 296 ist eine Schaltungsanordnung zum Schutz einer Batterie bekannt, wobei die Schutzwirkung dann eintritt, wenn die Batteriespannung einen bestimmten Wert unterschreitet. Hierbei ist eine Versorgungsbatterie vorgesehen, deren völliges Entladen durch Schaltmaßnahmen verhindert werden soll.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß zur energiesparenden Auf- und Entladung von Akkumulatoren der Betrieb der Vorrichtung automatisiert wird und die Akkumulatoren wirksam gegen Beschädigungen geschützt werden.

Die Aufgabe wird ausgehend von der Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnendes Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß in einer ersten Phase, in der der Entlade-Akkumulator mehr oder weniger voll aufgeladen ist, die Aufladung des Auflade-Akkumulators über die Thyristoren erfolgt. In Abhängigkeit vom fließenden Ladestrom dient eine Zündeinheit der Regelschaltung dazu, die Thyristoren ein- und auszuschalten. Der Ladestrom fließt daher während dieser Ladephase durch die Reihenschaltung der beiden Akkumulatoren, sowie durch die Thyristoren.

Wenn nun die Spannung des Entlade-Akkumulators einen bestimmten Wert erreicht und unterschreitet, wird dies detektiert. Demzufolge wird der Entlade-Akkumulator automatisch überbrückt, so daß nur noch der Auflade-Akkumulator im Stromkreis wirksam verbleibt.

Auch in dieser zweiten Phase erfolgt die Weiteraufladung des Auflade-Akkumulators in einfacher Weise über die Thyristoren. Hierbei sind keine Wechselschalter notwendig. Der Übergang von der ersten in die zweite Ladephase erfolgt automatisch im Wege der Steuerung durch die Feststellung der Unterschreitung der vorgegebenen Spannung am Entlade-Akkumulator. Ein Thermofühler dient in vorteilhafter Weise dazu, daß mit steigenden Temperaturen der Ladestrom entsprechend verringert wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß keine Beschädigungen infolge zu hoher Temperaturentwicklung auftreten, was sonst infolge Gasbildung der Fall wäre.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Entladung und die Aufladung jeweils gleichzeitig vorgenommen werden können, so daß eine bessere Ausnutzung der Vorrichtung gegeben ist, ohne daß für die besondere Abfuhr der bei der Entladung freiwerdenden Wärmemenge gesorgt werden muß.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch einen Schaltkontakt des einen Relais bei dessen Erregung ein Widerstand des Stromdetektors überbrückbar ist, was zur Folge hat, daß der Strom in der Reihenschaltung der Akkumulatoren mit steigender Temperatur durch entsprechende Ansteuerung der Thyristoren reduzierbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die Figur zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zur energiesparenden Auf- und Entladung von Akkumulatoren.

Eine Auflade-Akkumulatorbatterie 1 ist über eine mit einem Mittelabgriff versehende Sekundärwicklung eines Transformators 3, Thyristoren 4 und 5, über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 6 und 15, und einen Strommesser 10 mit einer Entladebatterie 2 verbunden.

Ein Relais 7 dient zur Überwachung der Spannung und kontrolliert über eine mit einer Diode 9 in Reihe geschaltete Zehnerdiode 8 die Spannung der Entlade-Akkumulator-Batterie 2 und schützt diese gegen eine zu starke Entladung, und zwar mit Hilfe von durch das Relais 7 betätigbare Öffnungs- und Schließkontakten 7.1 und 7.2. Sollte die Spannung der Entlade-Akkumulator-Batterie 2 unter den zugelassenen Wert absinken oder sollte die durch die Diode 9 erfaßte Polarität der Spannung wegen eines fehlerhaften Anschlusses umgekehrt sein, so wird das Relais 7 aberregt, bzw. wird nicht erregt. Folglich schließt sich der Stromkreis unter Ausschaltung der Entlade-Akkumulator-Batterie 2 über den Schließkontakt 7.2.

Die Spannung der Auflade-Akkumulator-Batterie 1 und der Entlade-Akkumulator-Batterie 2 können mit Hilfe von Spannungsmessern 11 und 12 überwacht werden.

Der dem Entladegleichstrom überlagerte pulsierende Gleichstrom wird von einem Kondensator 14 geglättet. Der aus der Entlade-Akkumulator-Batterie 2 entnommene Ladestrom fließt durch einen Signalgeber, der aus den vorerwähnten Widerständen 6 und 15 besteht, und erzeugt ein Signal für eine Zündregelschaltung 13. Der fließende Ladestrom ruft einen Spannungsabfall an den beiden Widerständen 6 und 15 hervor, den man in üblicher Weise für die Steuerung der Zündregelschaltung 13 verwendet. Die Zündregelschaltung 13 zündet die Thyristoren 4 und 5 symmetrisch unter einem Winkel, der durch das Eingangssignal für die Zündregelschaltung 13 bestimmt ist, wobei dieses Eingangssignal von dem Spannungsabfall an den Widerständen 6 und 15 abhängt.

Wenn nun die Auflade-Akkumulator-Batterie 1 im Laufe des Ladevorganges in die Phase der intensiven Gasbildung gelangt, bedeutet dies einen erheblichen Temperaturanstieg. Dieser Temperaturanstieg wird durch den Temperaturfühler 16 wahrgenommen, der den Ladestrom temperaturabhängig regelt. Als Temperaturfühler wird ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten, z.B. ein Thermistor, verwendet, der mit einem Relais 17 in Reihe geschaltet ist. Das Relais 17 weist einen Schließkontakt 17.1 auf, der den Widerstand 15 kurzschließt, welcher mit dem Widerstand 6 in Reihe geschaltet ist bei Kurzschließen des Widerstandes 15, wodurch dieser Widerstand unwirksam geschaltet ist. Folglich nimmt der Spannungsabfall und damit das Eingangssignal für die Zündregelschaltung 13 ab, was zur Folge hat, daß der Ladestrom zurückgeregelt wird.

Hieraus ist ersichtlich, daß durch die Vorrichtung zur energiesparenden Auf- und Entladung von Akkumulatoren die Auflade-Batterie 1 ohne Überwachung mit einem im vorhinein eingestellten Strom aufgeladen werden kann, und zwar bis zur vollen Aufladung, wobei die Entladung der Entlade-Akkumulator-Batterie unter einen vorgegebenen Spannungwert verhindert wird. Die Zündwinkelregelung der Zündregelschaltung 13 ist daher auch dann wirksam, wenn die Spannung der Entlade-Akkumulator-Batterie unter die Spannung der Auflade-Akkumulator-Batterie fällt. Aber auch im entgegengesetzten Fall wird die Aufrechterhaltung des Wertes des eingestellten Ladestromes gewährleistet.

Claims

1. Vorrichtung zur energiesparenden Auf- und Entladung von Akkumulatoren, bestehend aus einem Netztransformator (3) und einem diesem nachgeschalteten Gleichrichter mit Thyristoren (4, 5), welcher ausgangsseitig mit der Reihenschaltung aus einem Auflade- und einem Entlade-Akkumulator (1 und 2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß in der Reihenschaltung aus Auflade- und Entlade-Akkumulator (1 und 2) ein Stromdetektor, bestehend aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen (6, 15), vorgesehen ist, der mit einer Zündregelschaltung (13) verbunden ist, welche ausgangsseitig an die Steuerelektroden der Thyristoren (4, 5) angeschlossen ist,
- daß zur Überwachung der Temperatur des Auflade-Akkumulators (1) ein Temperaturfühler (16) vorgesehen ist, welcher mit einem Relais (17) verbunden ist, das mittels seines Schaltkontaktes (17.1) bei Betätigung einen Widerstand des Stromdetektors überbrückt, so daß der Strom in der Reihenschaltung der Akkumulatoren (1, 2) mit steigender Temperatur reduzierbar ist und
- daß parallel zum Entlade-Akkumulator (2) eine Zenerdiode (8) in Reihe mit einem weiteren Relais (7) geschaltet ist, wodurch bei Unterschreitung einer vorgegebenen Spannung am Entlade-Akkumulator (2) dieser durch Schaltkontakte (7.2, 7.1) des weiteren Relais (7) überbrückt und vom Auflade-Akkumulator (1) getrennt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Zenerdiode (8) eine die Polarität des Entlade-Akkumulators (2) überwachende Diode (9) geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (16) ein Thermoelement oder ein Widerstand mit positivem Temperatorkoeffizienten ist.