-
Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Ladung von Akkumulatorenbatterien
Bekanntlich erfolgt die Ladung von Akkumulatorenbatterien am besten und wirtschaftlichsten
in der Weise, daß -man mit der höchsten für die betreffende Batterietype zulässigen
Ladestromstärke zu laden beginnt, diese Stromstärke annähernd konstant hält, bis
die Batterie zu gasen beginnt, was sich an einem verhältnismäßig plötzlichen Ansteigen
der Ladespannung bemerkbar macht, und dann die Ladung mit entweder sprunghaft oder
in einer gewissen Zeit auf einen bestimmten Bruchteil, z. B. % des Anfangswertes,
herabgesetztem Ladestrom beendet.
-
Es sind selbsttätige Batterieladevorrichtungen bekannt, bei welchen
ein den Ladestrom beeinflussender Regler zunächst die maximale Ladestromstärke ganz
oder annähernd konstant hält, bis die Batterie in den Zustand der Gasentwicklung
kommt. Zu diesem Zeitpunkt spricht ein auf eine bestimmte Spannung (z. B. Zellenzahl
X 2,4 Volt) eingestelltes Maximalspannungsrelais an und beeinflußt den Regler derart,
daß der Ladestrom auf den gewünschten Bruchteil (z. B. 1/,) des Anfangswertes herabgesetzt
wird. Gleichzeitig wird durch dasselbe oder ein besonderes auf den gleichen Wert
eingestelltes Maximalspannungsrelais eine Schaltuhr o. dgl. zur Wirkung gebracht,
die nach einer bestimmten, nach Erfahrungswerten eingestellten Zeit die Ladung,
die in dieser Schlußladezeit wieder wesentlich konstant blieb, unterbricht.
-
Es hat sich nun gezeigt, daß derartige Vorrichtungen nicht unter allen
Umständen einwandfrei arbeiten. Wenn mit zunehmender Alterung einer Batterie ihr
innerer Widerstand sich erhöht, so tritt während der Ladung mit maximalem Strom
der erwähnte Spannungsanstieg früher ein als bei einer neuen Batterie, so daß auch
die Schaltuhr vorzeitig in Tätigkei tritt, derart, daß die Gesamtladezeit kürzer
ausfällt, als es erforderlich ist.
-
Um diesen Mangel zu beseitigen, wird .gemäß der Erfindung eine selbsttätige
Schaltung derart bewirkt, daß beim Anstieg der Ladespannung auf den Gasungsbeginn
(z. B. Zellenzahl X 2,.4 Volt) zunächst nur der Ladestrom herabgesetzt wird, die
Einschaltung der Schaltuhr o. dgl. aber noch nicht erfolgt, vielmehr erst eintritt,
wenn die bei der Herabsetzung-des Ladestroms zunächst etwas abgefallene Ladespannung
wieder auf den erwähnten Spannungswert gekommen ist. Erst von diesem Augenblick
an beherrscht die Schaltuhr die Nachladezeit, so daß von jetzt ab die Ladung noch
für eine bestimmte vorher festgesetzte Zeit fortgesetzt wird.
-
Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise drei Schaltungsanordnungen,
die die Batterieladung erfindungsgemäß durchführen.
In allen Schaltungsschemen
ist i die Ladestromquelle mit dem Regulierorgan 2, 3 die zu ladende Akkumulatorenbatterie.
4 ist ein Unterbrechungsschalter, dessen Auslösemagnet 4' durch die Schaltuhr 5
gesteuert wird.
-
Bei den Anordnungen nach Abb. i und 2 ist 6 ein Maximalstromrelais.
Außerdem sind bei der Schaltung gemäß Abb. i an die Batterieklemmen zwei Maximalspannungsrelais
7, 8 angelegt, die beide auf die gleiche Spannung (z. B. Zellenzahl y 2,4 Volt)
eingestellt sind.
-
Wird die entladene Batterie 3 eingeschaltet, so erhält sie zunächst
von der Stromquelle i den durch das Organ 2 eingeregelten maximalen Ladestrom. Das
Stromrelais 6 zieht hierbei seinen Anker an und unterbricht den Stromkreis des Relais
7. Steigt im Laufe der Ladung die" Batteriespannung auf den gewünschten Wert, so
spricht das Spannungsrelais 8 an und schließt an seinem Kontakt 8' den Stromkreis,
der das Regelorgan :2 in Tätigkeit setzt, wodurch der Ladestrom beispielsweise auf
1J4 des Maximalwertes herabgesetzt wird. Jetzt läßt das Stromrelais 6 seinen Anker
los und schließt am Kontakt 6' den Stromkreis für das zweite Maximalspannungsrelais
7. Da mit dem Stromrückgang aber auch die Batteriespannung etwas gesunken ist, kann
das Relais 7 nicht sofort ansprechen. Das Relais 8 ist nun so ausgebildet, daß es
seinen einmal angezogenen Anker bei dem durch die Verringerung des Ladestroms entstehenden
Spannungsrückgang noch nicht wieder losläßt. ° Nun erfolgt das Weiterladen mit verringertem
Strom so lange, bis wiederum die Maximalspannung (2,4 Volt pro Zelle) erreicht ist.
Jetzt spricht das Relais 7 an und setzt die Schaltuhr über seinen Kontakt 7' in
Tätigkeit. Diese schließt hach Ablauf einer bestimmten eingestellten Zeit den Erregungskreis
für den Magneten 4' des Schalters 4 und unterbricht die Ladung endgültig.
-
Bei der Anordnung nach Abb. 2 ist nur ein Maximalspannungsrelais 9
vorhanden, das aber so ausgebildet ist, daß es bei dem bei der Verringerung des
Ladestroms entstehenden Spannungsrückgang seinen Anker wieder losläßt. Das Relais
hat zwei Kontakte to und i i, von denen der erste einen auf den Regler 2 einwirkenden
Kreis beherrscht, während am Kontakt i i ein Einschaltkreis für die Schaltuhr 5
geschlossen wird, der außerdem über einen Ruhekontakt 60 des Stromrelais 6 führt.
Der Anfang des Ladevorganges spielt sich hier in der gleichen Weise ab wie bei der
Schaltung nach Abb. i. Hat die Batteriespannung den Wert erreicht, auf den das Relais
9 eingestellt ist, so spricht dieses an und bewirkt über seinen Kontakt to die zur
Herabsetzung des Ladestroms nötige Umschaltung des Regelorgans 2. Der Einschaltkreis
für die Schaltuhr 5 kommt aber infolge Öffnung des Kontäktes 60 nicht zustande.
-
Bei dem mit der Stromverringerung verbundenen Spannungsrückgang läßt
zunächst das Relais 9 und erst dann das Relais 6 seinen Anker los. Steigt bei verringertem
Ladestrom die Batteriespannung wieder, so zieht das Relais 9 seinen Anker abermals
an. Hierbei wird über den Kontakt i i und den nunmehr geschlossenen Kontakt 6° des
Relais 6 die Schaltuhr 5 in Gang gesetzt, die nun wieder nach einer bestimmten Zeit
den Ladevorgang beendet. Selbstverständlich muß das Regelorgan 2 so ausgebildet
sein, daß die Umschaltung auf verringerten Ladestrom auch dann bestehen bleibt,
wenn der über den Kontakt io fließende Steuerstrom wieder unterbrochen wird.
-
In der Anordnung nach Abb.3 ist statt eines Maximalstromrelais in
dem Regelorgan 2 ein Kontakt 2' vorgesehen. 7 und 8 sind wieder zwei Maximalspannungsrelais;
das Relais 8 ist so gebaut, daß es seinen einmal angezogenen Anker bei dem durch
die Verringerung des Ladestroms entstehenden Spannungsrückgang nicht wieder losläßt.
Während -Relais 8 dauernd an den Batterieklemmen liegt, ist die Anlegung des zweiten
Relais 7 von der Stellung des Kontaktes, 2' im Regler 2 abhängig. Die beiden Relais
7 und 8 sind wieder so eingestellt, daß sie bei der gleichen Spannung von beispielsweise
2,4 Volt pro Zelle ansprechen.
-
Die Anordnung arbeitet wie folgt: Ist im Verlauf der Ladung bei voller
Stromstärke eine Ladespannung von 2,4 Volt pro Zelle erreicht, so spricht das dauernd
an der Batterie liegende Maximalspannungsrelais 8 an und bewirkt die Umschaltung
des Regelorgans 2 im Sinne der Verringerung des Ladestroms. Mit der Umschaltung
des Regelorgans wird der Hilfskontakt 2' geschlossen und dadurch das Relais 7 an
die Batterie gelegt. Sobald die Ladespannung der Batterie bei verringertem Ladestrom
wieder den Wert 2,4 Volt pro Zelle erreicht hat, spricht jetzt auch das Relais 7
an und setzt über seinen Kontakt 7' die Schaltuhr 5 in Tätigkeit, die nach Ablauf
der eingestellten Zeit durch Schließen ihres Kontaktes 5' den Schalter 4 auslöst
und dadurch die Ladung unterbricht.
-
Die Schaltung katin in mannigfacher Weise geändert werden, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen, z. B. können an Stelle der Maximalrelais Kontaktvoltmeter
und -amperemeter treten. Das Regelorgan der Ladestromquelle braucht nicht, wie hier
angenommen, in einem umschaltbaren selbsttätigen Stromregler zu bestehen, sondern
es
können statt dessen auch verschiedene Widerstände in den Ladestromkreis
oder bei Ver--#e-endung von Gleichrichtern als Ladestromquelle verschiedene Drosselspulen
in die Wechselstromzuführung eingeschaltet werden. Da bei dem verringerten Ladestrom
der durch den inneren Widerstand der Batterie entstehende Spannungsabfall viel kleiner
ist und daher auch einen entsprechend kleineren Anteil der gesamten Spannung an
der Batterie ausmacht, so ist der während der Ladung mit kleiner Stromstärke auftretende
Spannungsanstieg ein viel sichereres und vom Alterungszustand der Batterie unabhängigeres
Kennzeichen für den Ladezustand. Dementsprechend ist die von diesem Augenblick an
gemessene Zeit bis zur vollständigen Beendigung der Ladung bei allen Batterien der
gleichen Type viel gleichmäßiger.