DE976200C

DE976200C - Gleichrichteranordnung fuer Batterieladung mit annaehernd konstanter Spannung

Info

Publication number: DE976200C
Application number: DES27626A
Authority: DE
Inventors: Otto Werner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-03-14
Filing date: 1952-03-14
Publication date: 1963-04-25

Description

Gleichrichteranordnung für Batterieladung mit annähernd konstanter Spannung Bei der bisher angewandten Methode der Wiederaufladung von Batterien ist eine Ladung bis 2,7 Volt je Zelle vorgesehen, wobei bei Erreichen der Gasungsspannung von 2,q. Volt je Zelle der Ladestrom in Amperestunden auf o, i -Ah, wobei Ah die Kapazität der Batterie in Amperestunden bedeutet, herabzusetzen ist. Diese Nachladung mit 2,q. bis 2,7 Volt Zellenspannung muß etwa über einen Zeitraum von 3 Stunden durchgeführt werden. Sie erfolgt mit einem schlechten Wirkungsgrad und setzt die Lebensdauer der Batterie herab.
Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß für die Erreichung eines vollen Ladezustandes der Batterie eine Überschreitung der Gasungsspannung nicht notwendig ist, wenn die Nachladung mit annähernd konstanter Spannung von etwa 2,35 bis 2,q. Volt je Zelle erfolgt. Das Wesen der erfindungsgemäßen Schnelladung ist der Beginn der Ladung mit annähernd konstantem Strom und eine Beendigung der Ladung mit annähernd konstanter Spannung.
Die hierfür geeignete Kennlinie an einer Gleichrichteranordnung für die Ladung einer Batterie über die Reihenschaltung eines Haupt- und eines Zusatzgleichrichters wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Hauptgleichrichter den wesentlichen Teil der Ladespannung mit einem annähernd konstanten Wert liefert und der Zusatzgleichrichter den restlichen Teil der Ladespannung bei einer solchen Kennlinie deckt, daß er zwar über den gesamten Strombereich eine Zusatzspannung liefert, die über den größten Teil des Bereiches annähernd konstant ist, jedoch mit dem Erreichen des zulässigen Grenzstromwertes der Anordnung auf den Wert Null zurückgeht. Im Rahmen der weiteren Erfindung kann die Spannungsabsenkung des Zusatzgleichrichters in der Nähe des zulässigen Grenzstromes der Anordnung vorteilhaft durch einen dem Zusatzgleichrichter vorgeschalteten Blindwiderstand bewirkt werden. Der zweite Gleichrichter ist jeweils für die Lieferung eines Bruchteiles von z. B. etwa io'"/o der Spannung des ersten Gleichrichters bemessen und damit für etwa ioe/o der Energie, die der Gleichrichter annähernd konstanter Spannung liefert.
Es ist bereits eine Anordnung zur Ladung von Batterien bekanntgeworden mit zwei Gleichrichtern in Reihenschaltung, bei welcher der Hauptgleichrichter eine Strombegrenzung besitzt und der zweite bzw. Hilfsgleichrichter derart ausgelegt ist, daß er nur eine Zusatzspannung bei einer geringen Teillast liefert. Diese bekannte Anordnung ist daher nicht für die Ladung mit konstanter Spannung geeignet, wie sie aber zum Wesen der vorliegenden Erfindung gehört. Nach dieser besitzt der Hauptgleichrichter keine Strombegrenzung, dagegen der Zusatzgleichrichter, und dieser ist dabei für den gleichen Strombereich ausgelegt wie der Hauptgleichrichter. Er liefert also eine Zusatzspannung über den gesamten Strombereich. Durch den Wegfall der Strombegrenzung für den Hauptgleichrichter ist der Aufwand für den Hauptgleichrichter kleiner als bei der bekannten Anordnung. Die Strombegrenzung in einer erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich ferner auf wesentlich einfachere Weise, z. B. wie angegeben, durch Vorschältung eines Blindwiderstandes, vorzugsweise in Form einer Luftspaltdrossel, herbeiführen, die dem Zusatzgleichrichter, der, wie bereits angeführt, nur für einen Bruchteil der gesamten Leistung der Anordnung ausgelegt ist, vorgeschaltet ist.
In Fig. i der Zeichnung ist ein beispielsweises Schema einer erfindungsgemäßen Anordnung wiedergegeben. Der von einer nicht besonders dargestellten Wechselstromquelle gespeiste Transformator besitzt die Primärwicklung i und die beiden Sekundärwicklungen :2 und 3. über die Sekundärwicklung z wird die Gleichrichterbrücke 5 gespeist, über die Sekundärwicklung 3 und die Drossel 6 als Blindwiderstand die Gleichrichterbrücke 7. Die beiden Gleichrichterbrücken liegen in Reihe an den Ausgangsklemmen 8 und g und speisen über diese die nicht dargestellte Batterie. Die Drossel 6 des zweiten Gleichrichters ist so bemessen, daß seine Gleichspannung bei vollem Ladestrom auf Null zurückgeht. Die Summe der Leerlaufspannungen beider Gleichrichter entspricht etwa 2,4 Volt je Zelle. Bei einem Abfall der Gleichspannung des ersten Gleichrichters von etwa io°/o zwischen Leerlauf und Vollast muß hiernach der zweite Gleichrichter für eine Leerlaufspannung von höchstens ioo/o der Spannung des ersten Gleichrichters entsprechend 2,4 - (2,2 bis 2,3) = o,i bis 0,2 Volt je Zelle ausgelegt werden. Der Aufwand für den zweiten Gleichrichter und seine Drossel ist daher klein.
Die Fig. 2 zeigt ein Kennlinienbild für eine solche Anordnung. a ist die Kennlinie für die Klemmenspannung, welche der Gleichrichter 5 an den Ausgangsklemmen 8 und 9 allein liefern würde. b ist die Kennlinie für die Klemmenspannung, welche der Gleichrichter 7 allein liefern würde. Das Schaubild läßt durch den etwa senkrechten Verlauf dieser Kennlinie an ihrem rechten Ende die Bemessungen der Drossel in der Weise erkennen, daß sie bei iooo/o Ladestrom diesen durch den an ihr wirksamen Spannungsabfall auf einem praktisch konstanten Betrag hält.
Die Reihenschaltung beider Gleichrichteranordnungen liefert durch die Addition der Kennlinien in Fig. 2 die resultierende Kennlinie c. Diese Kennlinie verläuft rechts unterhalb der Kennlinie a, weil der Spannungsabfall im Zusatzgleichrichter 7 zu decken ist. Bei ioo°/oiger Ladestromstärke erfolgt nach dem Schaubild zunächst eine Ladung mit annähernd konstantem Strom. Die Kennlinie ist also strombegrenzt. Bei Annäherung der Ladespannung an 2,4 Volt je Zelle geht der Strom jedoch sehr stark zurück, so daß etwa 2,4 Volt je Zelle bei kleinen Strömen erreicht werden. Die Kennlinie c nähert sich hiernach einer Kennlinie für Ladung mit konstanter Spannung mit Strombegrenzung. wie sie zur Erzielung einer Schnellladung als Ideal anzusehen ist.
Der angestrebte Effekt der Ladung einer Batterie mit annähernd konstanter Spannung und Strombegrenzung wird insbesondere dann weitgehend erreicht, wenn erfindungsgemäß der erste Gleichrichter in an sich bekannter Weise für die Lieferung einer konstanten Ausgangsgleichsspannung, z. B. durch Anwendung einer magnetischen Regelung, eingerichtet ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gleichrichteranordnung für die Ladung einer Batterie über die Reihenschaltung eines Haupt- und eines Zusatzgleichrichters, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptgleichrichter den wesentlichen Teil der Ladespannung mit einem annähernd konstanten Wert liefert und der Zu-satzgleichrichter den restlichen Teil der Ladespannung bei einer solchen Kennlinie deckt, daß er zwar über den gesamten Strombereich eiste Zusatzspannung liefert, die über den größten Teil des Bereiches annähernd konstant ist, jedoch mit dem Erreichen des zulässigen Grenzstromwertes der Anordnung auf den Wert Null zurückgeht.
2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsabsenkung des Zusatzgleichrichters in der Nähe des zulässigen Grenzstromes der Anordnung durch einen dem Zusatzgleichrichter vorgeschalteten induktiven Blindwiderstand bewirkt wird.
3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter mit annähernd konstanter Spannung für sich auf konstante Spannung geregelt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 638 271, 685 95I französische Patentschrift N, r. 892 o24.