DE973078C

DE973078C - Vorrichtung zur selbsttaetigen Dreistufenladung von Akkumulatorenbatterien

Info

Publication number: DE973078C
Application number: DEB30461A
Authority: DE
Inventors: Fritz Korb
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1954-04-04
Filing date: 1954-04-04
Publication date: 1959-11-26

Description

Vorrichtung zur selbsttätigen Dreistufenladung von Akkumulatorenbatterien Die Ladung größerer Akkumulatorenbatterien wird gewöhnlich in drei zeitlich aufeinanderfolgenden Ladeperioden durchgeführt.
In der ersten Ladeperiode wird der Ladestrom auf dem für die betreffende Batterietype festgelegten Anfangswert konstant gehalten. Die Spannung der Batterie steigt dabei langsam an. Hat die Spannung einen bestimmten Wert - bei Bleibatterien gewöhnlich 2,q. Volt je Zelle - erreicht, so wird in der nun folgenden zweiten Ladeperiode diese Spannung konstant gehalten, wobei wegen der weiter wachsenden Gegenspannung der Ladestrom allmählich abnimmt. Die zweite Ladeperiode ist beendet, wenn der Ladestrom bis auf den sogenannten Nachladestrom, der z. B. ein Viertel des Anfangsladestromes betragen soll, abgesunken ist.
Von diesem Zeitpunkt an wird während der dritten Ladeperiode dieser Nachladestrom konstant gehalten, wobei die Ladespannung wiederum ansteigt. Für die dritte Ladeperiode ist gewöhnlich eine bestimmte Zeit für jede Batterietype festgelegt.
In der Zeichnung ist der Verlauf einer derartigen Dreistufenladung beispielsweise veranschaulicht. Die erwähnten drei Ladeperioden sind darin mit I, 11 und III bezeichnet. Die Kurve z stellt den Verlauf des Ladestromes und die Kurve 2 den Verlauf der Spannung an den Batterieklemmen abhängig von der Zeit dar.
Es sind Vorrichtungen bekannt, mit denen unter Verwendung von Strom- und Spannungsreglern und geeigneten Umschaltrelais die Ladung aus einer beliebigen Gleichstromquelle, z. B. einem Gleichrichter, in den genannten drei Stufen vollkommen selbständig erfolgt. Für die Beendigung der Ladung ist dabei gewöhnlich ein Zeitschalter vorgesehen, dessen Laufwerk mit dem Beginn der dritten Ladeperiode in Gang gesetzt wird.
Diese selbsttätigen Ladevorrichtungen arbeiten einwandfrei, solange die Stromspannungskennlinie der Batterie während der Ladung unverändert bleibt. Bei älteren Batterien steigt jedoch die Ladespannung häufig nicht mehr in dem gleichen Maße an wie bei neuen. Dementsprechend nimmt dann in der zweiten Ladeperiode der Strom nicht mehr in dem gewünschten Maße ab. Als Folge davon erfolgt dann der Übergang zur dritten Ladeperiode, der gewöhnlich durch ein Minimalstromrelais eingeleitet wird, überhaupt nicht oder mindestens nicht rechtzeitig. Die Batterie wird dann überladen und kann dadurch Schaden erleiden, abgesehen davon, daß die Überladung auch einen Energieverlust bedeutet.
Verstärkt wird diese Erscheinung noch dann, wenn man wie üblich aus praktischen Gründen die Spannung in der zweiten Ladeperiode nicht unmittelbar an den Batterieklemmen mißt, sondern an der Ladeeinrichtung, z. B. an den Klemmen des für die Ladung vorgesehenen Gleichrichters.
Man muß dann den Spannungsregler auf eine Spannung einstellen, die der gewünschten Batteriespannung vermehrt um den Spannungsabfall in der Ladeleitung entspricht. Da dieser Spannungsabfall mit abnehmendem Strom ebenfalls kleiner wird, so muß bei konstanter Klemmenspannung an der Ladestromquelle die Batteriespannung im Verlauf der zweiten Ladeperiode etwas ansteigen.
Erfindungsgemäß werden bei einer Vorrichtung zur selbsttätigen Dreistufenladung von Akkumulatorenbatterien, bei der die Ladung in der ersten Ladeperiode mit konstantem Strom, in der zweiten Ladeperiode durch selbsttätige Schalt- und Regelmittel mit allmählich bis auf den Nachladestrom abfallenden Strom und in der dritten Ladeperiode mit konstantem Nachladestrom erfolgt, die genannten Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß durch die selbsttätigen Schalt- und Regelmittel in der zweiten Ladeperiode eine selbsttätige Regelung der Ladespannung erfolgt, bei der in Abhängigkeit vom sinkenden Ladestrom die Ladespannung um so viel herabgeregelt wird, daß die Stromspannungskennlinie der selbsttätigen Spannungsregeleinrichtung dem Alterungszustand der Batterie angepaßt wird.
Dient als spannungsempfindliches Regelorgan ein Relais mit Spannungsspule, so kann zu dem genannten Zweck z. B. eine zusätzliche, vom Ladestrom oder einem Teil davon durchflossene Wicklung auf der Spannungsspule vorgesehen -,verden, deren Durchflutung derjenigen der Spannungsspule entgegenwirkt, so daß bei höherem Ladestrom eine höhere Spannung erforderlich ist, um das Regelrelais zum Ansprechen zu bringen.
Entsprechende Anordnungen können sinngemäß bei anderen spannungsempfindlichen Regelorganen vorgesehen werden. Bei Röhrenreglern, die mit einem Vergleich von Soll- und Istwert der Spannung arbeiten, kann z. B. in an sich bekannter Weise der, Sollwert durch den vom Ladestrom abhängigen Spannungsabfall in einem passend eingefügten Widerstand verändert werden.
Zweckmäßig wird man die Stromabhängigkeit der Ladespannung einstellbar gestalten. Zu diesem Zwecke kann z. B. in dem zuerst erwähnten Fall der Stromwicklung des Regelrelais ein einstellbarer Widerstand parallel geschaltet werden. Im zweiten Beispiel kann der den Sollwert verändernde stromdurchflossene Widerstand verändert werden.
Derartige von Strom und Spannung abhängige Regeleinrichtungen sind an sich bekannt, jedoch wurden sie noch nicht zur Regelung des Ladestromes in der zweiten Periode einer Dreistufenladung in der beschriebenen Weise verwendet. Ihre Anwendung in diesem Fall bringt den Vorteil, daß man einmal den Spannungsabfall in der Ladeleitung kompensieren kann und daß weiter die Stromspannungskennlinie der Regeleinrichtung dem jeweiligen Zustand der Batterie angepaßt werden kann, so daß auch bei gealterten Batterien der Strom in der zweiten Ladeperiode während der dafür vorgesehenen Zeit in gewünschter Weise bis auf den Nachladestrom abnimmt. Dabei kann sich etwa ein Spannungsverlauf nach der strichpunktiert gezeichneten Kurve 2' der Zeichnung ergeben.
Die Erfindung bietet weiter den Vorteil, daß sich auch dann noch eine einwandfreie selbsttätige Ladung erzielen läßt, wenn gegen Ende der ersten Ladeperiode die Ladespannung nicht auf der. vorgesehenen Wert - z. B. 2,q. Volt je Zelle bei Bleibatterien - ansteigt, sondern etwas darunter bleibt. Hierbei kann sich z. B. ein Spannungsverlauf nach der punktiert gezeichneten Kurve 2" ergeben. Erfolgt der Übergang von der ersten zur zweiten Ladeperiode und die Regelung während derselben durch das Einsetzen einer sogenannten Spannungsbegrenzung, so läßt sich durch geeignete Einstellung der zusätzlichen Strombeeinflussung der Regelung ohne weiteres erreichen, daß die Spannungsregelung einsetzt, wenn die Batt##-ie während der ersten Ladeperiode die dafür vorgesehene Amperestundenza'hl aufgenommen hat, und zwar auch dann, wenn dabei die Ladespannung noch nicht ganz den Wert von 2,4. Volt je Zelle erreicht hat.
Ist für den Übergang von der ersten zur zweiten Ladeperiode ein besonderes spannungsempfindliches Umschaltrelais vorgesehen, so kann dies ebenfalls mit einer zusätzlichen Stromwicklung ausgerüstet werden.
Sollen von einer Ladeeinrichtung abwechselnd verschiedene Batterien eventuell über verschieden lange Ladeleitungen geladen werden, so wird man zweckmäßig die für jeden Fall als richtig ermittelte Einstellung der zusätzlichen Strombeeinflussung und gegebenenfalls auch die Einstellung der Sollspannung an den Einstellorganen markieren, so daß sie jederzeit wiederhergestellt werden kann.
Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung ist vornehmlich für die Ladung von Bleiakkumulatoren vorgesehen. Sie kann jedoch auch für andere Typen, z. B. alkalische Akkumulatoren mit Vorteil verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE i. Vorrichtung zur selbsttätigen Dreistufenladung von Akkumulatorenbatterien, bei der die Ladung in der ersten Ladeperiode mit konstantem Strom, in der zweiten Ladeperiode durch selbsttätige Schalt- und Regelmittel mit allmählich bis auf den Nachladestrom abfallendem Strom und in der dritten Ladeperiode mit konstantem Nachladestrom erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß durch die selbsttätigen Schalt-und Regelmittel in der zweiten Ladeperiode eine selbsttätige Regelung der Ladespannung erfolgt, bei der in Abhängigkeit vom sinkenden Ladestrom die Ladespannung um so viel herabgeregelt wird, daß die Stromspannungskennlinie der selbsttätigen Spannungsregeleinrichtung dem Alterungszustand der Batterie angepaßt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel vorgesehen sind, mit denen die Abhängigkeit der Ladespannung vom Ladestrom in der zweiten Ladeperiode eingestellt werden kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Spannung, bei welcher der Übergang von der ersten zur zweiten Ladeperiode erfolgt, vom Ladestrom beeinflußt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 63a oi2, 614921.