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Verfahren zur Zu-und Abschaltung von Teilen einer Batterie
Wird ein Elektromotor durch eine Batterie gespeist, so kann beim Anlassen des Motors dadurch viel an Energie erspart werden, dass man an Stelle von Anlasswiderständen einen Zellenschalter verwendet, um damit die dem Motor zugeführte Spannung verlustlos zu verändern. Die Ersparnis an Energie ist um so grösser, je grösser das vom Motor geforderte Anzugsmoment ist und je häufiger er angelassen werden muss (Elektrofahrzeuge). Durch die mit dem Zellenschalter vorgenommene Zu-und Abschaltung einzelner Zellen oder Zellengruppen wird die Battenespannung der jeweils erforderlichen Motorspannung angepasst, so dass die Zwischenschaltung von Widerständen überflüssig wird und damit auch die Anlassverluste auf ein Mindestmass verringert werden.
Den gleichen Vorteil bietet die Verwendung eines Zellenschalters, um die Drehzahl eines Motors durch Veränderung der zugeführten
Spannung zu regeln, wobei hier der Fortfall von Widerständen ausser der Energieersparnis auch noch eine Erhöhung der Stabilität der ge- regelten Drehzahl ergibt.
Ausser bei Motoren ist die Spannungsregelung mittels Zellenschalters auch bei allen andern batteriegespeisten Verbrauchern, die eine solche
Regelung erfordern, hinsichtlich Wirtschaftlichkeit
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überhaupt nicht durchführbar ist und daher die Anwendbarkeit dieses Schaltverfahrens bedeutend vermindert. Beispielsweise kommt dieses Verfahren aus den vorstehenden Gründen für batteriegespeiste Elektrofahrzeuge praktisch überhaupt nicht in Betracht, obwohl die eingangs geschilderten Vorteile, sowie die Möglichkeit, bis zu den niedersten Geschwindigkeiten herab mit Energierückgewinnung zu bremsen, gerade hier von besonderer Bedeutung sind.
Erfindungsgemäss wird nun die ungleichmässige Belastung durch ein Verfahren vermieden, bei dem z. B. mit Hilfe zweier Zellenschalter die Anschlüsse der beiden abgehenden Batterieleitungen an die Batterie im Zuge der einzelnen
Schaltvorgänge derart verändert werden, dass jede
Zelle bzw. Zellengruppe in bezug auf diese Anschlüsse alle Lagen des Schaltplanes und damit alle Belastungsfälle durchläuft.
Jede Zelle bzw.
Zellengruppe übernimmt also abwechselnd die
Funktion des hinsichtlich Grösse oder Dauer bzw. hinsichtlich Grösse und Dauer des Stromes am stärksten, zweitstärksten, drittstärksten, bis schliesslich schwächsten belasteten Batterieteiles, so dass nach einer gewissen Zahl von Schalt- vorgängen alle Zellen praktisch der gleichen
Gesamtbelastung unterworfen worden sind.
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Stromunterbrechungen und anderseits Kurz- schlüsse bei Betätigung des Schalters zu vermeiden.
Die Schaltfolge, d. h. das Schema der Schalthebelstellungen für die aufeinanderfolgenden Schaltvorgänge I-VIII ist aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich, wobei angenommen ist, dass bei edem Schaltvorgang die abgegriffene Batteriespannung von Null bis zum Höchstwert 4 U und wieder zurück bis Null geregelt werden soll.
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<tb>
<tb>
Zum <SEP> Abgriff <SEP> der <SEP> Spannung <SEP> :
<tb> 0 <SEP> U <SEP> 2U <SEP> 3U <SEP> 4U <SEP> 3U <SEP> 2U <SEP> U <SEP> 0
<tb> steigend <SEP> fallend
<tb> bei <SEP> liegt
<tb> Schalt-Schalt-an <SEP> Kontakt
<tb> vorgang <SEP> hebel
<tb> H <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> . <SEP> I
<tb> H' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 2'
<tb> H <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> II
<tb> H' <SEP> 2' <SEP> 2' <SEP> 2' <SEP> 2' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 2' <SEP> 3'
<tb> H <SEP> 345 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 444 <SEP> 4
<tb> HI
<tb> H'3'3'3'2'l'l'2'3'4'
<tb> H <SEP> H <SEP> 455 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 555
<tb> IV----------. <SEP>
<tb>
H'4'4'3'2'I'2'3'4'5'
<tb> H <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 554
<tb> V
<tb> H' <SEP> 5' <SEP> 4' <SEP> 3' <SEP> 2' <SEP> 1' <SEP> 2' <SEP> 3' <SEP> 4' <SEP> 4'
<tb> H <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 543
<tb> VI
<tb> H'4'3'2'l'1'2'3'3'3'
<tb> H <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 2
<tb> VII
<tb> H'3'2'I'l'l'2'2'2'2'
<tb> H <SEP> 223 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> I
<tb> VIII
<tb> H' <SEP> 2' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1'
<tb> H <SEP> 123 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 322
<tb> rv <SEP> i
<tb> H' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 1' <SEP> 2'
<tb>
Der Schaltvorgang IX ist mit dem Schaltvorgang I identisch, bei weiteren Schaltvorgängen wird also wieder das Schema von II an durchlaufen.
Bei dem hier gezeigten Beispiel hat bereits nach vier Schaltvorgängen (z. B. I-IV) jeder der vier Batterieteile sowohl hinsichtlich der Zu-als auch hinsichtlich der AbschaltungsReihenfolge jede Stellung eingenommen. Um eine genügende Übersicht zu geben, werden jedoch in der Tabelle alle Schaltvorgänge/-V/II, von denen sich je zwei nur formal unterscheiden (z. B. IV und V oder II und VII), dargestellt'.
Es ist im allgemeinen z. B. bei Anwendung des Verfahrens auf den Betrieb von batteriegespeisten Elektrofahrzeugen nicht anzunehmen, dass beim einmaligen Durchlaufen des Schaltzyklusses eine gleiche Belastung aller Batterieteile erzielt wird, da die Anfahrwiderstände jeweils verschieden sind (Steigungsverhältnisse, Wagenbelastung u. dgl. ). Bei öfterer Wieder- holung der Schaltungen wird jedoch ein Ausgleich eintreten, der eine gleichmässige Belastung aller Batterieteile gewährleistet.
Vorstehende Beschreibung soll nur schematisch die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens erläutern, ohne auf die Einzelheiten der die Schaltvorgänge bewirkenden Geräte einzugehen. Die Einhaltung der erforderlichen Schaltfolge, wie sie vorstehend für ein Beispiel dargestellt ist, kann entweder durch ein entsprechendes Bedienungsschema der an sich frei zu betätigenden Schaltgeräte oder durch eine zum Teil oder zur Gänze selbsttätige gesetzmässige Steuerung derselben erzielt werden.
In sitingleicher Weise ist das erfindungsgemässe Schaltverfahren anwendbar, um beim Laden einer Batterie einzelne Zellen oder Zellengruppen hinsichtlich Ladestrom bzw. Ladedauer verschieden aufzuladen. Die leichte Möglichkeit, beim Laden beliebige Batterieteile herauszugreifen, gibt ferner den besonderen Vorteil, ohne Her- stellung besonderer Ladeanschlüsse Batterien von einer Stromquelle, deren Spannung kleiner als die gesamte Batteriespannung ist, aufladen zu konnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Zu-und Abschaltung von Teilen einer Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter der Verbraucher-bzw. Speiseleitung in gesetzmässiger Folge von Hand aus bzw. zum Teil oder zur Gänze selbsttätig derart an die Pole jeder Zelle bzw. Zellengruppe der Batterie geschaltet wird, dass mit Ablauf einer Reihenfolge von (vorzugsweise durch zyklische Vertauschung der Zellen bzw. Zellengruppen sich ergebenden) Schaltvorgingen jede dieser Zellen bzw. Zellengruppen im gleichen Masse belastet bzw. geladen wird.