NL1022784C2

NL1022784C2 - Charging device, system and method for charging a battery.

Info

Publication number: NL1022784C2
Application number: NL1022784A
Authority: NL
Inventors: Taco Wijnand Neeb; Edward Frederik Geert Vuijk
Original assignee: Tendris Solutions Bv
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-08-30
Also published as: WO2004077636A3; WO2004077636A2

Description

I Laadinrichting, systeem en werkwijze voor het laden van een I accu.I Charging device, system and method for charging an I battery.

I De uitvinding heeft betrekking op een laadinrichting I voor het laden van een accu, welke laadinrichting is voorzien I van ten minste één toevoeraansluiting voor het toevoeren van I een voedingswisselstroom; I 5 een gelijkrichtschakeling voor het gelijkrichten van een I toegevoerde voedingswisselstroom; en I een uitgangstrap met aansluitmiddelen voor het toevoeren van I de gelijkgerichte stroom aan polen van de te laden accu.The invention relates to a charging device I for charging a battery, which charging device is provided with at least one supply connection for supplying I a supply alternating current; A rectifier circuit for rectifying a supplied alternating current; and I an output stage with connecting means for supplying I the rectified current to poles of the battery to be charged.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een systeem I 10 voor het laden van een accu, omvattende een opnamestructuur I voor het plaatsen van een op te laden accu en zo'n accu- laadinrichting.The invention also relates to a system I 10 for charging a battery, comprising a recording structure I for placing a battery to be charged and such a battery charging device.

De uitvinding heeft bovendien betrekking op een I werkwijze voor het laden van een accu, waarbij gebruik wordt I 15 gemaakt van zo'n laadinrichting.The invention moreover relates to a method for charging a battery, wherein use is made of such a charging device.

I Voorbeelden van een laadinrichting, systeem en werkwijze als hiervoor omschreven zijn bekend uit I GB 2 197 551. Deze publicatie heeft betrekking op een I batterij lader die slechts gebruikt kan worden voor het laden 20 van miniatuurbatterijen. Bovendien is de ingangsimpedantie van I de bekende batterij lader in hoofdzaak resistief van aard. De I bekende batterij lader heeft een ingangstrap met een condensator, die in serie is geschakeld tussen de I gelijkrichtschakeling en de stroomtoevoeraansluitingen. In de I 25 bekende batterij lader dient de condensator om een spanningsval teweeg te brengen, opdat de spanning over de polen van de batterij niet te hoog is.Examples of a charging device, system and method as described above are known from I GB 2 197 551. This publication relates to an I battery charger which can only be used for charging miniature batteries. Moreover, the input impedance of the known battery charger is essentially resistive in nature. The known battery charger has an input stage with a capacitor, which is connected in series between the I rectifier circuit and the power supply connections. In the known battery charger, the capacitor serves to cause a voltage drop so that the voltage across the poles of the battery is not too high.

Een nadeel van de bekende inrichting is dat het laden van een accu relatief lang duurt.A drawback of the known device is that charging a battery takes a relatively long time.

H 30 De uitvinding beoogt een laadinrichting, systeem voor het laden van een accu en werkwijze voor het laden van een accu te verschaffen die een versneld en relatief efficiënt H laden mogelijk maken.The object of the invention is to provide a charging device, a system for charging a battery and a method for charging a battery that enable an accelerated and relatively efficient H charging.

I 1 n o 9 7 n a - ΗI 1 n o 9 7 n a - Η

Dit doel wordt bereikt door de laadinrichting voor het laden van een accu volgens de uitvinding welke laadinrichting is voorzien van ten minste één toevoeraansluiting voor het toevoeren van een 5 voedingswisselstroom; een gelijkrichtschakeling voor het gelijkrichten van de toegevoerde voedingswisselstroom; en een uitgangstrap met aansluitmiddelen voor het toevoeren van de gelijkgerichte stroom aan polen van de te laden accu, 10 waarbij de laadinrichting voorts is voorzien van een tussen de H toevoeraansluitingen en gelijkrichtschakeling geschakelde H ingangstrap, welke ingangstrap de laadinrichting in gebruik H een in hoofdzaak reactieve ingangsimpedantie verleent.This object is achieved by the charging device for charging a battery according to the invention, which charging device is provided with at least one supply connection for supplying a supply alternating current; a rectifier circuit for rectifying the supplied alternating current; and an output stage with connecting means for supplying the rectified current to poles of the battery to be charged, wherein the charging device is furthermore provided with an H input stage connected between the H supply connections and rectifying circuit, which input stage the charging device in use H has a substantially reactive impedance.

H De laadinrichting bezit dus bij gebruik een 15 ingangsimpedantie waarvan de reactieve component groter is dan H de resistieve component. Door het gebruik van de ingangstrap is het mogelijk een groter vermogen aan de lader toe te voeren, zonder dat het schijnbaar opgenomen vermogen merkbaar toeneemt. Door het gebruik van een reactieve ingangsimpedantie 20 in combinatie met voeding door een voedingswisselstroom wordt een pulserend vermogen aan de accu toegevoerd. Een bijkomend effect van het gebruik van de laadinrichting volgens de uitvinding is dat de accu enigszins geregenereerd wordt. Dat wil zeggen dat de door langdurig gebruik van de accu 25 teruggelopen capaciteit van een accu door het laden weer I toeneemt. Er wordt vermoed dat dit het gevolg is van het feit dat een pulserend vermogen aan de accu wordt toegevoerd.H In use, therefore, the loading device has an input impedance whose reactive component is greater than H the resistive component. By using the input stage, it is possible to supply a greater power to the charger, without the apparent power consumption noticeably increasing. Through the use of a reactive input impedance in combination with supply by a supply alternating current, a pulsating power is supplied to the battery. An additional effect of the use of the charging device according to the invention is that the battery is somewhat regenerated. That is, the capacity of a battery reduced due to prolonged use of the battery 25 increases again due to the charging. It is suspected that this is due to the fact that a pulsed power is supplied to the battery.

Bij voorkeur omvat de laadinrichting ten minste één I in serie tussen een toevoeraansluiting en de I 30 gelijkrichtschakeling geschakelde condensator, en wordt, meer in het bijzonder, de ingangstrap gevormd door een condensatorbank, gevormd door een of meer parallel geschakelde condensatoren.The charging device preferably comprises at least one capacitor connected in series between a supply connection and the rectifier circuit, and, more particularly, the input stage is formed by a capacitor bank formed by one or more capacitors connected in parallel.

I Op deze manier wordt een nagenoeg zuiver reactieve 35 ingangsimpedantie verkregen, waardoor de gunstige effecten van I de laadinrichting volgens de uitvinding zich in versterkte mate manifesteren.In this way a substantially purely reactive input impedance is obtained, so that the favorable effects of the loading device according to the invention manifest to an increased extent.

3 I De toevoeraansluitingen zijn onder meer geschikt voor I aansluiting van de laadinrichting op het lichtnet.3 I The supply connections are suitable for, among other things, connecting the charging device to the mains.

I Als de laadinrichting rechtstreeks op het lichtnet I kan worden aangesloten, is zij simpel op veel plaatsen te I 5 gebruiken.Hierdoor is geen aparte wisselstroomvoedingsbron I nodig.If the charging device can be connected directly to the mains I, it is simple to use in many places. This means that no separate AC power supply I is required.

I Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een I systeem voor het laden van een accu verschaft, omvattende een I opnamestructuur voor het plaatsen van een op te laden accu en I 10 een accu-laadinrichting volgens de uitvinding.According to another aspect of the invention, a system for charging a battery is provided, comprising a recording structure for placing a battery to be charged and a battery charging device according to the invention.

I Dit systeem heeft dezelfde voordelige effecten als de I laadinrichting. De opnamestructuur zorgt voor een juiste I plaatsing van de accu.This system has the same beneficial effects as the loading device. The recording structure ensures correct placement of the battery.

I Het systeem is in het bijzonder geschikt voor het I 15 laden van accu's die één of meer elektrodeplaten omvatten. Bij I voorkeur omvat het systeem namelijk voorts middelen voor het I in trilling brengen van, althans een of meer elektrodeplaten, van een in de opnamestructuur geplaatste op te laden accu.The system is particularly suitable for charging batteries comprising one or more electrode plates. Namely, the system preferably further comprises means for vibrating, at least one or more electrode plates, of a battery to be charged placed in the recording structure.

I Door het in trilling brengen van de elektrodeplaten I 20 van de op te laden accu en het gelijktijdig laden middels de laadinrichting volgens de uitvinding ontstaat een synergetisch I effect. Dit manifesteert zich in de vorm van verbeterde I regeneratie van opgeladen accu's en verkorte laadtijden, I Vermoed wordt dat het pulserende vermogen en de trillingen I 25 elkaar versterken, waardoor afzettingen op de elektrodeplaten, I bijvoorbeeld sulfaatafzettingen op de platen van een I loodsulfaat-accu, worden verwijderd. Een bijkomend effect is I dat eventueel gekristalliseerd elektrolyt weer sneller in I oplossing komt. Aldus wordt een regeneratief effect bereikt, 30 dat in het bijzonder van voordeel is als de accu langdurig in I een relatief koude omgeving is gebruikt, omdat dan kristallisatie het meest voorkomt.A synergistic effect is created by vibrating the electrode plates of the battery to be charged and simultaneously charging by means of the charging device according to the invention. This manifests itself in the form of improved regeneration of charged batteries and shortened charging times, I suspect that the pulsating power and the vibrations reinforce each other, so that deposits on the electrode plates, I for example sulphate deposits on the plates of an I lead sulphate battery , are deleted. An additional effect is that possibly crystallized electrolyte comes back into solution faster. A regenerative effect is thus achieved, which is particularly advantageous if the battery has been used for a long time in a relatively cold environment, because crystallization then occurs most frequently.

I Bij voorkeur is het systeem geschikt voor het opladen I van een accu met een of meer in een elektrolytoplossing 35 gedompelde elektrodeplaten, en omvat het systeem voorts middelen voor het opwekken van drukgolven in de elektrolytoplossing.The system is preferably suitable for charging a battery with one or more electrode plates immersed in an electrolyte solution, and the system further comprises means for generating pressure waves in the electrolyte solution.

I 1 m o y O .I 1 m o y O.

I Ten opzichte van andere middelen om de elektrodeplaten in trilling te brengen heeft dit systeem het voordeel dat geen verdere ingrepen aan de op te laden accu nodig zijn, en dat het vergaand onafhankelijk van de manier 5 waarop de elektrodeplaten in de accu zijn ondergebracht, functioneert. Bovendien vermindert zich de concentratie opgeloste gassen die bij het laden ontstaan in de elektrolytoplossing van de accu.Compared with other means for making the electrode plates vibrate, this system has the advantage that no further interventions are required on the battery to be charged, and that it functions substantially independently of the way in which the electrode plates are accommodated in the battery. . In addition, the concentration of dissolved gases that occurs during charging in the electrolyte solution of the battery is reduced.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de 10 opnamestructuur een vloeistofbad, en is het systeem voorzien van middelen voor het opwekken van drukgolven in het vloeistofbad wanneer het met vloeistof is gevuld.In a preferred embodiment, the recording structure comprises a liquid bath, and the system is provided with means for generating pressure waves in the liquid bath when it is filled with liquid.

Dit is een zeer effectieve manier voor het overbrengen van de drukgolven op de accu, aangezien de 15 impedantie van vloeistof en elektrolyt in een zelfde bereik liggen, zodat meer vermogen wordt overgedragen.This is a very effective way of transferring the pressure waves to the battery, since the impedance of liquid and electrolyte are in the same range, so that more power is transferred.

Volgens weer een ander aspect verschaft de uitvinding een werkwijze voor het laden van een accu, waarbij gebruik wordt gemaakt van een laadinrichting volgens de uitvinding.According to yet another aspect, the invention provides a method for charging a battery, wherein use is made of a charging device according to the invention.

20 Deze werkwijze heeft het voordeel van korte duur te zijn en een vergroting van de levensduur van de accu teweeg te brengen.This method has the advantage of being short in duration and of increasing the life of the battery.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een accu met een of meer in een elektrolytoplossing gedompelde 25 elektrodeplaten opgeladen, waarbij voorts tijdens het laden de elektrodeplaten in trilling worden gebracht, bij voorkeur door het opwekken van drukgolven die zich in een richting parallel aan de elektrodeplaten voortplanten.In a preferred embodiment, a battery is charged with one or more electrode plates immersed in an electrolyte solution, furthermore during charging the electrode plates are made to vibrate, preferably by generating pressure waves that propagate in a direction parallel to the electrode plates.

Proefondervindelijk is komen vast te staan dat bij 30 deze onderlinge oriëntatie van accu en drukgolven de gunstige uitwerking op levensduur en laadtijd van de accu het grootst is.It has been established experimentally that with this mutual orientation of the battery and pressure waves the favorable effect on the service life and charging time of the battery is greatest.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarbij 35 in Fig. IA en 1B een schematisch boven- respectievelijk zijaanzicht van een voorbeeld van een systeem volgens de uitvinding is afgebeeld; en 5 in Fig. 2 een schakelingschema van een uitvoeringsvorm van de laadinrichting volgens de uitvinding is afgedeeld.The invention will now be further elucidated with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1A and 1B are schematic top and side views of an example of a system according to the invention; and 5 in FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the loading device according to the invention.

Het systeem volgens de uitvinding waarvan in Fig, IA 5 en 1B schematisch een voorbeeld is afgeheeld omvat een laadinrichting en een met water 1 gevulde kuip 2 welke een vloeistofbad vormt. In het vloeistofbad is een op te laden accu 3 geplaatst. De accu 3 omvat een accubak 4, met daarin een aantal vlakke, parallelle elektrodeplaten 5, die in een 10 elektrolytoplossing 6 zijn gedompeld. De elektrodeplaten 5 vormen een aantal in serie geschakelde cellen, die zijn aangesloten op positieve en negatieve polen 7,8 van de accu 3. De uitvinding is in het bijzonder geschikt voor het opladen van loodsulfaataccu's, zoals bijvoorbeeld in personen- en 15 vrachtauto's worden gebruikt. Daar speelt het probleem dat door herhaald laden en ontladen zich sulfaat afzet op de elektrodeplaten 5, waardoor de capaciteit van de accu 3 over de levensduur afneemt. Door middel van het systeem volgens de uitvinding kan dit echter effect echter worden teruggedraaid 20 en voorkomen.The system according to the invention, an example of which is schematically deleted in Figs. 1A and 5B, comprises a loading device and a tub 2 filled with water 1, which forms a liquid bath. A rechargeable battery 3 is placed in the liquid bath. The battery 3 comprises a battery box 4, containing a number of flat, parallel electrode plates 5, which are immersed in an electrolyte solution 6. The electrode plates 5 form a number of cells connected in series, which are connected to positive and negative poles 7,8 of the battery 3. The invention is particularly suitable for charging lead sulphate batteries, such as are used, for example, in passenger cars and trucks . There the problem arises that sulphate deposits on the electrode plates 5 through repeated charging and discharging, whereby the capacity of the battery 3 decreases over the lifetime. However, by means of the system according to the invention, this effect can be reversed and prevented.

Bij gebruik wordt de accu 3 op een voet 9 in de met water 1 gevulde kuip 2 geplaatst, waarbij het vloeistofniveau zodanig wordt ingesteld dat de polen 7,8 juist boven het water 3 uitkomen. De polen 7,8 worden aangesloten op 25 leidingen 10,11, middels bijvoorbeeld krokodillenklemmen (niet afgeheeld) of andere geschikte aansluitmiddelen. In een huis 12 is de elektronica van de laadinrichting volgens de uitvinding ondergebracht, waarvan een voorbeeld in Fig. 2 schematisch is afgebeeld. Aldus wordt het systeem volgens de 30 uitvinding in dit voorbeeld gevormd door de laadinrichting, het huis 12 met de daarin opgenomen elektronica en de aansluitmiddelen om de accu aan te sluiten, en het vloeistofbad, waarvan de functie in meer detail verderop wordt beschreven.In use, the battery 3 is placed on a foot 9 in the tub 2 filled with water 1, the liquid level being adjusted such that the poles 7,8 are just above the water 3. The poles 7,8 are connected to lines 10,11, for example by means of crocodile clips (not unhealed) or other suitable connecting means. Housed in a housing 12 is the electronics of the charging device according to the invention, an example of which is shown in FIG. 2 is shown schematically. The system according to the invention is thus formed in this example by the charging device, the housing 12 with the electronics included therein and the connecting means for connecting the battery, and the liquid bath, the function of which is described in more detail below.

35 De laadinrichting volgens de uitvinding wordt bij voorkeur gevoed vanuit het lichtnet, hoewel in principe ook een andere wisselstroombron kan worden gebruikt, waaronder in het kader van de uitvinding ook een bron van meerfasenstroom, 1 022 781 H zoals een krachtstroomnet, moet worden verstaan. Een voorbeeld van een geschikte bron is een wisselstroomgenerator, zoals een H dynamo van een auto of een noodstroomaggregaat. In principe is de laadinrichting volgens de uitvinding namelijk los van het 5 vloeistofbad te gebruiken, bijvoorbeeld in een voertuig, om de accu tijdens het rijden op te laden. Een dergelijke toepassing is overigens niet beperkt tot auto's, maar strekt zich ook uit tot andere voertuigen, zoals elektrische treinen, trams, rolstoelen, boten of vliegtuigen bijvoorbeeld.The charging device according to the invention is preferably supplied from the mains, although in principle a different alternating current source can also be used, which is to be understood in the context of the invention also to be understood to be a source of multi-phase current, such as a high-voltage network. An example of a suitable source is an alternator, such as an H dynamo of an automobile or an emergency power generator. This is because in principle the charging device according to the invention can be used separately from the liquid bath, for example in a vehicle, to charge the battery while driving. Incidentally, such an application is not limited to cars, but also extends to other vehicles, such as electric trains, trams, wheelchairs, boats or aircraft, for example.

10 Terugkerend naar het voorbeeld uit Fig. 2, is de afgebeelde laadinrichting voorzien van stekers 13,14 die een toevoeraansluiting vormen om de wisselstroom uit het stopcontact toe te voeren. De toegevoerde wisselstroom wordt eerst door een ingangstrap geleid, welke in dit voorbeeld I 15 wordt gevormd door een condensatorbank 15. De condensatorbank 15 omvat een eerste en tweede rij parallel I geschakelde condensatoren 16,17. In dit voorbeeld is de capaciteit van de condensatorbank 15 als geheel in te stellen middels een eerste en tweede rij schakelaars 18,19. Opgemerkt I 20 wordt dat tweede rij condensatoren 17 met bijbehorende rij I schakelaars 19 optioneel is. Door het gebruik van de condensatorbank 15 is geen aparte transformator nodig en wordt bovendien bereikt dat de ingangstrap de laadinrichting bij voeding vanuit het lichtnet (dat wil zeggen: middels 25 wisselspanning met een frequentiebereik tussen 40 en 60 Hz) een nagenoeg volledig reactieve ingangsimpedantie verleent. Aldus lopen stroomsterkte en spanning bijna 90° uit fase, waardoor het schijnbaar opgenomen vermogen nagenoeg gelijk aan nul is. De condensatorbank 15 maakt het gebruik van een aparte 30 transformator overbodig. De schakelaars 18,19 maken het mogelijk de impedantie van de ingangstrap te regelen, terwijl een, hieronder in meer detail besproken, regelschakeling voor een laatste spanningsaanpassing zorgt, opdat de spanning over de positieve en negatieve polen 7,8 van de accu 3 niet te 3 5 groot wordt.Returning to the example of FIG. 2, the illustrated charging device is provided with plugs 13,14 which form a supply connection to supply the alternating current from the socket. The supplied alternating current is first passed through an input stage, which in this example is formed by a capacitor bank 15. The capacitor bank 15 comprises a first and a second row of capacitors 16, 17 connected in parallel. In this example, the capacitance of the capacitor bank 15 as a whole can be adjusted by means of a first and second row of switches 18, 19. It is noted that the second row of capacitors 17 with associated row I switches 19 is optional. The use of the capacitor bank 15 does not require a separate transformer and moreover it is achieved that the charging stage provides the charging device with power supply from the mains (i.e. by means of alternating voltage with a frequency range between 40 and 60 Hz) an almost completely reactive input impedance. Thus, current and voltage are almost 90 ° out of phase, so that the apparent power consumption is virtually zero. The capacitor bank 15 makes the use of a separate transformer superfluous. The switches 18, 19 make it possible to control the impedance of the input stage, while a control circuit, discussed in more detail below, ensures a final voltage adjustment so that the voltage across the positive and negative poles 7,8 of the battery 3 is not too low. 3 5 becomes large.

Bij andere toepassingen is de ingangsimpedantie steeds aangepast aan de frequentie van de voedingsbron. Bij krachtstroom of stroom uit een dynamo van een auto zal de 7 frequentie veel hoger liggen, bijvoorbeeld rond de 600 Hz. De ingangsimpedantie van de laadinrichting volgens de uitvinding is dan ook weer in hoofdzaak reactief, door een juiste keuze van condensatoren 16,17. De ingangstrap is dus steeds 5 aangepast aan de eigenschappen van de voedingswisselstroom (waaronder ook meerfasenstroom wordt verstaan), zodanig dat de ingangstrap de schakeling in gebruik een in hoofdzaak reactieve ingangsimpedantie verleent.In other applications, the input impedance is always adjusted to the frequency of the power source. With power current or current from a car dynamo, the 7 frequency will be much higher, for example around 600 Hz. The input impedance of the charging device according to the invention is therefore again substantially reactive, due to a correct choice of capacitors 16, 17. The input stage is therefore always adapted to the characteristics of the alternating current (which is also understood to mean multi-phase current), such that the input stage imparts a substantially reactive input impedance to the circuit in use.

Na de ingangstrap wordt de stroom verder uitsluitend 10 nog gelijkgericht, door een op de ingangstrap aangesloten brugschakeling 20. De gelijkgerichte stroom wordt via aansluitklemmen 21,22, die zijn aangesloten op de positieve en negatieve polen 7,8 van de accu 3 aan de accu 3 geleverd. Doordat de laadinrichting, op de regelschakeling na, feitelijk I 15 bestaat uit de ingangstrap met bijna zuiver reactieve I ingangsimpedantie en uit de brugschakeling 20, wordt een I gepulst vermogen aan de accu 3 geleverd.After the input stage, the current is further only rectified by a bridge circuit 20 connected to the input stage. The rectified current is connected via terminals 21, 22 which are connected to the positive and negative poles 7.8 of the battery 3 on the battery. 3 supplied. Because the charging device, apart from the control circuit, actually consists of the input stage with almost purely reactive input impedance and of the bridge circuit 20, an I pulsed power is supplied to the battery 3.

I Er wordt op gewezen dat andere I gelijkrichtschakelingen dan de in Fig. 2 getoonde I 20 brugschakeling 20 mogelijk zijn binnen het kader van de I uitvinding. In principe is een enkelzijdige I gelijkrichtschakeling mogelijk, maar het verdient de voorkeur, I met het oog op het sneller en efficiënter laden, om een I dubbelzijdige gelijkrichtschakeling toe te passen. De keuze I 25 van de gelijkrichtschakeling, naast het karakter van het I elektrochemische proces, bepaalt of en welke harmonischen van I de wisselstroomfrequentie worden doorgelaten. Bij een I elektrochemische proces als het laden van een accu betreft het I uitsluitend de even harmonischen. Dit is een bijkomend I 30 voordelig effect van de schakeling volgens de uitvinding, daar I de oneven harmonischen ongewenst zijn. Die harmonischen zijn I gewoonlijk verantwoordelijk voor problemen als oververhitting.It is to be noted that rectifier circuits other than those shown in FIG. Bridge circuit 20 shown in Fig. 2 are possible within the scope of the invention. In principle, a single-sided I rectifier circuit is possible, but with a view to faster and more efficient loading, it is preferable to use an I double-sided rectifier circuit. The selection of the rectifier circuit, in addition to the nature of the electrochemical process, determines whether and which harmonics of I the AC frequency are passed. In an electrochemical process such as the charging of a battery, it only concerns the even harmonics. This is an additional advantageous effect of the circuit according to the invention, since the odd harmonics are undesirable. Those harmonics are usually responsible for problems such as overheating.

De harmonische componenten versterken juist het versnellende effect op het elektrochemische proces in de accu.The harmonic components reinforce the accelerating effect on the electrochemical process in the battery.

35 Zojuist is reeds opgemerkt dat de laadinrichting I voorts een regelschakeling omvat voor het regelen van de I spanning over de op de via de aansluitklemmen 21,22 I aangesloten polen 7,8 van de accu 3. In het bijzonder voert de H regelschakeling een vergelijking uit van deze spanning met een, instelbare, referentiespanning, en wordt de stroomtoevoer H naar de accu 3 onderbroken bij het overschrijden van de referentiespanning. Aldus kan de spanning waarbij de accu 3 5 volgeladen is, worden ingesteld. De laadinrichting schakelt automatisch uit bij het bereiken van die spanning. De gebruiker van de laadinrichting kan de aansluitklemmen 21,22 dan veilig losmaken van de polen 7,8 zonder gevaar voor vonkoverslag.It has just been noted that the charging device I further comprises a control circuit for controlling the I voltage over the poles 7,8 of the battery 3 connected to the terminals 21, 22 I of the battery 3. In particular, the H control circuit performs a comparison starting from this voltage with an adjustable reference voltage, and the power supply H to the battery 3 is interrupted when the reference voltage is exceeded. The voltage at which the battery 3 is fully charged can thus be adjusted. The charging device switches off automatically when that voltage is reached. The user of the loading device can then safely disconnect the terminals 21,22 from the poles 7,8 without the risk of spark flashover.

10 De regelschakeling in het voorbeeld van Fig. 2 omvat een vensterdiscriminator 23, voor het vergelijken van de I spanning over de polen 7,8 van de accu 3 met een middels een potentiometer 24 ingestelde referentiewaarde. Een geheugenschakeling 25 bedient een eerste licht emitterende I 15 diode (LED) 26, een tweede licht emitterende diode (LED) 27 en een relais 28. Middels het relais 28 wordt de laadstroom I onderbroken indien de spanning over de polen 7,8 de referentiewaarde overschrijdt. Tegelijk gaat dan de eerste LED 26, welke oplicht bij laden, uit. De tweede LED 27 gaat 20 aan, ten teken dat de accu is bijgeladen.The control circuit in the example of FIG. 2 comprises a window discriminator 23 for comparing the voltage across the poles 7,8 of the battery 3 with a reference value set by means of a potentiometer 24. A memory circuit 25 operates a first light-emitting diode (LED) 26, a second light-emitting diode (LED) 27 and a relay 28. Through the relay 28, the charging current I is interrupted if the voltage across the poles 7,8 is the reference value exceeds. At the same time, the first LED 26, which lights up when charging, goes out. The second LED 27 turns on, indicating that the battery has been recharged.

Het gebruik van het relais 28 heeft voorts als voordeel dat de laadstroom slechts begint te lopen nadat de polen 7,8 van de accu op de laadinrichting zijn aangesloten. Dit komt omdat het relais wordt bekrachtigd door de accu 3.The use of the relay 28 also has the advantage that the charging current only starts after the poles 7,8 of the battery are connected to the charging device. This is because the relay is energized by the battery 3.

25 Door opname van een schakelaar welke bij sluiting de laadstroom doorlaat naar de aansluitmiddelen van de laadinrichting en wordt bekrachtigd door de te laden accu, wordt de veiligheid van de laadinrichting verhoogd.By incorporating a switch which upon closure closes the charging current to the connecting means of the charging device and is energized by the battery to be charged, the safety of the charging device is increased.

De laadinrichting volgens de uitvinding is steeds bij 30 voorkeur aangepast aan de capaciteit van de te laden accu. In het bijzonder is de laadinrichting geconfigureerd om de maximale laadstroomsterkte te begrenzen tot een waarde die numeriek overeenkomt met de capaciteit van de te laden accu. Proefondervindelijk is komen vast te staan dat zo het risico 35 van ontploffing van de accu verwaarloosbaar klein is.The charging device according to the invention is always preferably adapted to the capacity of the battery to be charged. In particular, the charging device is configured to limit the maximum charging current to a value that numerically corresponds to the capacity of the battery to be charged. It has been established experimentally that the risk of explosion of the battery is thus negligibly small.

Terugkerend naar Fig. IA en 1B zal nu de functie van het vloeistofbad beschreven worden. Tijdens het laden worden de elektrodeplaten 5 in trilling gebracht, waardoor eventueel 9 afgezet sulfaat gemakkelijker loslaat en oplost in de elektrolytoplossing 6. Hoewel de trillingen ook op andere wijzen, bijvoorbeeld middels een trilplaat zouden kunnen worden opgewekt, worden bij voorkeur drukgolven in het water 1 5 opgewekt, middels een op de kuip 2 bevestigde actuator 29. De actuator 29 kan bijvoorbeeld een piëzo-actuator zijn, maar ook speciaal aangepaste luidsprekers die middels een magneet en spoel worden bekrachtigd zijn mogelijk. Bij voorkeur worden ultrasone drukgolven opgewekt, met liefst een frequentie van 10 20 kHz of meer. Het bereik boven 25 kHz is bijzonder gunstig gebleken. Proefondervindelijk is vast komen te staan dat het effect van de drukgolven in het frequentiebereik tussen 20 kHz en 50 kHz het grootst is. Bij gebruik van een accu met water als component is het bereik van 38-46 kHz, en daarbinnen in 15 het bijzonder het bereik 41-43 kHz het best. Dit hangt samen met het feit dat de resonantiefrequentie van watermoleculen bij ongeveer 42 kHz ligt.Returning to FIG. 1A and 1B, the function of the liquid bath will now be described. During charging, the electrode plates 5 are made to vibrate, as a result of which possibly 9 deposited sulphate is released more easily and dissolves in the electrolyte solution 6. Although the vibrations could also be generated in other ways, for example by means of a vibrating plate, pressure waves are preferably turned into the water 1 5, by means of an actuator 29 mounted on the tub 2. The actuator 29 can for instance be a piezo-actuator, but also specially adapted loudspeakers which are energized by means of a magnet and coil. Ultrasonic pressure waves are preferably generated, preferably with a frequency of 10 kHz or more. The range above 25 kHz has proven to be particularly favorable. It has been established experimentally that the effect of the pressure waves is greatest in the frequency range between 20 kHz and 50 kHz. When using a battery with water as a component, the range of 38-46 kHz, and within that range 41-43 kHz in particular, is the best. This is related to the fact that the resonance frequency of water molecules is around 42 kHz.

Voorts is gebleken dat het regeneratieve effect bevorderd wordt door drukgolven op te wekken die zich in een 20 richting parallel aan de elektrodeplaten 5 voortplanten. In Fig. IA is deze richting met pijl A aangeduid en zijn de golffronten van de zich voortplantende drukgolf met verwijzingscijfer 30 aangeduid. Men merke op dat de golffronten nagenoeg parallel lopen aan de wand van de 25 accubak 4 die loodrecht op de voortplantingsrichting A staat.Furthermore, it has been found that the regenerative effect is promoted by generating pressure waves that propagate in a direction parallel to the electrode plates. In FIG. 1A this direction is indicated by arrow A and the wave fronts of the propagating pressure wave are indicated by reference numeral 30. It is noted that the wave fronts run substantially parallel to the wall of the battery box 4 which is perpendicular to the direction of propagation A.

Het is mogelijk om de opnamestructuur voor de accu 3, in casu de voet 9, zodanig vorm te geven dat een in de opnamestructuur geplaatste accu 3 altijd correct is georiënteerd ten opzichte van de invallende golffronten 30.It is possible to shape the recording structure for the battery 3, in this case the base 9, such that a battery 3 placed in the recording structure is always correctly oriented with respect to the incident wave fronts 30.

30 Door gelijktijdige bekrachtiging van de actuator 29 en het toevoeren van laadstroom middels de laadinrichting volgens de uitvinding, wordt een versterkt regeneratief effect verkregen, terwijl bovendien de laadinrichting ervoor zorgt dat de accu 3 snel wordt opgeladen.By simultaneously energizing the actuator 29 and supplying charging current through the charging device according to the invention, an enhanced regenerative effect is obtained, while moreover the charging device ensures that the battery 3 is charged quickly.

35 De uitvinding is niet beperkt tot de hier beschreven uitvoeringsvormen, welke kunnen worden gewijzigd binnen het kader van de bijgaande conclusies. In het bijzonder is het systeem volgens de uitvinding, hoewel bij uitstek geschikt 1022784 10 voor auto-accu's van het loodsulfaat-type, ook zeer goed bruikbaar voor het opladen en regenereren van andere typen accu's en batterijen.The invention is not limited to the embodiments described here, which can be modified within the scope of the appended claims. In particular, the system according to the invention, although eminently suitable for lead sulphate-type car batteries, is also very useful for charging and regenerating other types of batteries and batteries.

Zo kan men de laadinrichting gebruiken voor het 5 opladen van Nikkel-Cadmiumcellen, Nikkel-Metaalhydridecellen en Lithium-ionencellen. Steeds heeft de laadinrichting het voordeel dat het laden efficiënter en sneller plaats vindt en dat het geheugeneffect dat zich in dit type cellen voordoet, wordt voorkomen. Een eventueel reeds opgetreden geheugeneffect 10 kan worden teruggedraaid door gebruik van de uitvinding.For example, the charging device can be used for charging Nickel-Cadmium cells, Nickel-Metal hydride cells and Lithium ion cells. The loading device always has the advantage that charging takes place more efficiently and faster and that the memory effect occurring in this type of cells is prevented. Any memory effect 10 that may have already occurred can be reversed by using the invention.

Opgemerkt wordt overigens dat bij het laden van accu's die een serie van cellen omvatten, de werkwijze volgens de uitvinding voorziet in het afzonderlijk laden van ieder van de cellen, daar anders de spanningsverschillen over de afzonderlijke 15 cellen te veel uiteenlopen en er gevaar voor ontploffing ontstaat.It is noted, incidentally, that when charging batteries comprising a series of cells, the method according to the invention provides for the separate charging of each of the cells, since otherwise the voltage differences across the individual cells differ too much and there is a risk of explosion. .

Claims

A charging device for charging a battery (3), which charging device is provided with at least one supply connection (13, 14) for supplying a supply alternating current; 5 a rectifying circuit (20) for rectifying a supplied alternating current; and an output stage with connecting means (10, 11/21, 22) for supplying the rectified current to poles (7.8) of the battery (3) to be charged, wherein the charging device is furthermore provided with a between the supply connections ( 13, 14) and rectifier circuit (20), switched input stage (15), which input stage (15), in use, imparts a substantially reactive input impedance to the charging device.

Charging device as claimed in claim 1, wherein the input stage (15) comprises at least one capacitor (16,17) connected in series between a supply connection (13,14) and the rectifier circuit (20).

3. Charging device as claimed in claim 2, wherein the input stage is formed by a capacitor bank (15), formed by one or more capacitors (16, 17) connected in parallel.

Charging device according to any one of claims 1-3, wherein the supply connections (13, 14) are suitable for connecting the charging device to the mains.

Charging device according to any one of claims 1-4, further comprising a control circuit (23-28) for controlling the voltage over the poles (7,8) connected via the connecting means (10, 11, -21, 22) of the battery to be charged (3).

Charging device according to claim 5, wherein the control circuit comprises means (23) for comparing the voltage across the poles (7,8) with a reference value and means (28) for, in use, the voltage supplied to the battery (3) interrupt current when the voltage exceeds a reference value 35. 1 022784 I 12

The loading device according to claim 6, further comprising means (24) for setting the I reference value.

A system for charging a battery (3), comprising a recording structure (2,9) for placing a battery to be charged (3) and a battery charging device according to any one of claims 1-7.

9. System as claimed in claim 8, further comprising I means (1,2,29) for vibrating, at least I one or more electrode plates (5), of a battery (3) to be charged in the recording structure I .

10. System as claimed in claim 9, suitable for charging a battery (3) with one or more electrode plates (5) immersed in an electrolyte solution (6), which system furthermore comprises means for generating pressure waves in the electrolyte solution ( 6).

11. System as claimed in claim 10, wherein the recording structure comprises a liquid bath (1,2), and the system I is provided with means (29) for generating pressure waves I in the liquid bath (1,2) when it is filled with liquid ( 1) is H filled.

12. A system according to claim 10 or 11, arranged such that, in use, the generated pressure waves propagate in a direction (A) parallel to the electrode plates (5) of a battery (3) placed in the recording structure.

A method for charging a battery (3), wherein use is made of a charging device according to any one of claims 1-7.

A method for charging a battery according to claim 13, wherein a battery (3) is charged with one or more electrode plates (5) immersed in an electrolyte solution (6), furthermore during charging the electrode plates (5) ) are made to vibrate.

A method for charging a battery according to claim 14, wherein the electrode plates (5) are made to vibrate by generating pressure waves that propagate in a direction (A) parallel to the electrode plates (5).

The method of any one of claims 13-15, wherein a lead sulfate battery is charged. 1022784