DE3844293A1

DE3844293A1 - Sicherheitseinrichtung fuer batterieladung

Info

Publication number: DE3844293A1
Application number: DE3844293A
Authority: DE
Inventors: Karl-Dieter Haugk
Original assignee: AEG Kabel AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1990-07-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unüberwachte Ladevorgänge haben Brände in Batterieladestationen ausgelöst. Außerdem besteht wegen der Anwesenheit von Knallgas Explosions gefahr. Die Hauptursache der Unfälle ist ein Kurzschluß im Bereich des Lade kabels bzw. der Ladestecker.

Die heutige Verfahrensweise sieht vor, daß Batterien, wie sie u.a. in Flurförderfahrzeugen eingesetzt werden, mit Strömen in der Größenordnung von 100 A und mehr geladen werden. Der Anschluß der Batterie erfolgt über ein Ladekabel, das die Ausgangsklemmen des Ladegerätes unmittelbar mit den Polklemmen der Batterie verbindet. Die Ladekabel unterliegen jedoch im täglichen, rauhen Gebrauch starken mechanischen Beanspruchungen, die einen Kurzschluß zur Folge haben können. Die elektrische Absicherung erfolgt mittels Überstrombegrenzer (beispielsweise Sicherungen in den Ladegeräten). Die Ansprechschwelle der Sicherungen ist zwangsläufig höher als der höchste zulässige Ladestrom. Kurzschlüsse, deren Ströme unter dieser Grenze bleiben, werden nicht abgeschaltet.

Eine große Gefahr stellt zweifellos der Kurzschlußstrom des Ladegerätes dar, eine weit größere Gefahr geht aber von dem Rückstrom der zur Ladung ange schlossenen Batterie aus. Die in der Batterie enthaltene Ladung im Verein mit dem sehr geringen inneren Widerstand der Batterie führt zu erheblich größeren, im Kurzschluß umgesetzten Leistungen. Die Folgen eines solchen Kurzschlusses sind: Zerstörung der Batterie, Explosion und Brand.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Lade- und Entladestrom zu überwachen und die Auswirkungen gefährlicher Kurzschlüsse zu begrenzen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die wesentlichen Teile, aus denen die Erfindung besteht, sind einerseits die Schutzschaltung und andererseits die Ladekabel. Die normalen Ladekabel, die nur aus einer Kupferseele mit einer Isolierstoffhülle bestehen, werden gemäß der Erfindung ersetzt durch solche, die über der Isolierstoffhülle einen metallischen Schirm (Kupfergeflecht) und eine weitere Isolierstoffhülle aufweisen. Der Ladestecker wird ebenfalls koaxial geschirmt ausgeführt. Besonders wichtig für die Funktion der Schutzschaltung ist, daß ein Schutz schalter unmittelbar in Nähe der Batterie installiert wird, welcher die Beschädigung der Isolation des oder der Ladekabel und des Ladesteckers über eine Elektronik mitgeteilt bekommt und den Rückstrom aus der Batterie abschaltet. Über einen Hilfsschalter wird die Auslösung dieses Schalters dem Ladegerät selbst mitgeteilt, um auch dort eine Abschaltung zu bewirken. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt im wesentlichen die Schutzschaltung, bestehend aus zwei Verstärkern V 1 und V 2 mit ihren zugeordneten Eingängen E 1 und E 2 sowie ihren Ausgangsrelais K 1 und K 2. Die Kontakte von K 1 und K 2 sind parallel geschaltet und steuern den Magneten K 3 eines Sperrwerkes an. Bei Erregung des Magneten K 3 wird das Sperrwerk freigegeben und die in der Feder gespeicherte Energie bewirkt die Öffnung des Leistungsschalter F 1.

Bei einer Beschädigung des positiven Ladekabels (Quetschung und damit Ver bindung von Schirm und Seele) wird der Eingang E 1 an Plus gelegt und damit V 1 durchgeschaltet, womit über K 1 eine Ansteuerung des Auslösemagneten K 3 erfolgt. Der Leistungsschalter S 1 wird geöffnet und der Hilfsschalter S 2 gibt eine Meldung an das Ladegerät.

Bei einer Beschädigung des negativen Ladekabels (Verbindung von Schirm und Seele) wird der Eingang E 2 an Minus gelegt und damit V 2 durchgeschaltet, womit über K 2 eine Ansteuerung des Auslösemagneten K 3 erfolgt. Der Leistungsschalter S 1 wird geöffnet und der Hilfsschalter S 2 gibt wiederum eine Meldung an das Ladegerät.

Bei einer Beschädigung der äußeren Isolation beider Ladekabel und Berührung der Schirme tritt durch die Verbindung der Eingänge E 1 und E 2 eine Spannungs teilung ein. Dies trifft auch für den Ladestecker zu. Hierdurch werden die Verstärker V 1 und V 2 gleichermaßen angesteuert, was zu einer Erregung des Auslösemagneten K 3 führt. Der Leistungsschalter S 1 öffnet, Hilfsschalter S 2 gibt eine Meldung an das Ladegerät.

Diese Anordnung verbleibt zweckmäßigerweise an der Batterie, um auch im Betrieb, wenn die Batterie entladen ist, diese gegen einen Kurzschluß zu sichern. Anwendungsgebiete der Erfindung sind insbesondere Elektrofahrzeuge, bei denen die angesprochenen Sicherheitsprobleme schon lange bekannt, jedoch nicht ausreichend gelöst sind.

Claims

1. Sicherheitseinrichtung für Batterieladung und/oder -entladung mit einem durch einen Fehlerstrom auslösbaren Schalter und mit einem Verbindungs kabel, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (1) in unmittelbarer Nähe eines Batteriepols (2) angeordnet ist und durch einen über das Verbindungskabel (3) zum Ort des Kurzschlusses zwischen Ladegerät (3) oder Verbraucher und Batterie (4) fließenden Fehlerstrom auslösbar ist.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskabel (3, 3) von Kupferschirmen (E 1 und E 2) umgeben sind, welche mit der Elektronik der Sicherheitseinrichtung verbunden sind.

3. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Schalter durch einen Verstärker mit nachgeschaltetem Relais (K 3) erfolgt.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Laden und Entladen im Betrieb von der gleichen Sicherheitseinrichtung überwacht werden.