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Ladeeinrichtung für Akkumulatoren Im Hauptpatent 1118 329 ist
eine elektrische Ladeeinrichtung zur gleichmäßigen Ladung von mehreren Akkumulatoren
unterschiedlichen Ladungszustandes und/oder unterschiedlicher Größe unter Verwendung
eines spannungsgeregelten und mehrerer ungeregelter Gleichrichtergeräte beschrieben,
bei der jedem Akkumulator ein ungeregeltes Gleichrichtergerät zugeordnet ist, über
das er geladen wird, und daß kurz vor Erreichen der Gasungsspannung eines Akkumulators
das entsprechende ungeregelte Gleichrichtergerät durch ein Spannungsrelais parallel
zu dem gemeinsamen spannungsgeregelten Gleichrichtergerät geschaltet wird und bei
Unterschreiten eines bestimmten Ladestromes das entsprechende ungeregelte Gerät
durch ein Minimalstromrelais abgeschaltet wird.
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Gemäß der Erfindung wird dieses Ladeverfahren dadurch weiter verbessert,
vor allem verkürzt, daß gegen Ende der Ladung ein weiteres Gleichrichtergerät (Zusatzgleichrichter)
automatisch in Reihe zu dem geregelten Gerät geschaltet wird. Dadurch werden gegen
Ende der Ladung die Akkumulatoren mit erhöhter Spannung geladen.
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In Fig. 1 ist die Kennlinie einer Ladeeinrichtung zur Ladung von Bleiakkumulatoren
gemäß der Erfindung dargestellt. Zunächst wird eine an die Ladeeinrichtung angeschlossene
Batterie durch das ungeregelte Gerät entsprechend der Kennlinie A bis zur Spannung
von z. B. 2,35 V pro Zelle (Punkt B) geladen. Dann wird automatisch das geregelte
Gerät (mit der Kennlinie C) parallel geschaltet und damit die Spannung an der Batterie
auf 2,4 V pro Zelle konstant gehalten. Wenn der Strom des geregelten Gerätes auf
einen bestimmten Wert gesunken ist, wird das ungeregelte Gerät abgeschaltet. Der
Ladestrom sinkt nun bei konstanter Ladespannung weiter. Wenn er z. B. auf 20 % des
5stündigen Entladestromes der Batterie gesunken ist, wird gemäß der Erfindung in
Reihe zu dem geregelten Gerät automatisch ein weiteres Gerät geschaltet. Die Spannung
der Batterie steigt nun mit fallendem Strom wieder an. wodurch die Ladezeit verkürzt
wird (Teil D der Kennlinie in Fig. 1).
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In Fig. 2 ist teilweise als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel
der Ladeeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Mit 1 ist der ungeregelte Gleichrichter
bezeichnet, der zunächst die Batterie 2 bis zur Spannung von 2,35 V pro Zelle lädt.
Dann wird durch den Schützkontakt 3 über das Ventil 4 das auf 2,4 V pro Zelle geregelte
Gerät 5 parallel geschaltet. Gleichzeitig fließt von dem Zusatzgerät 6 gemäß der
Erfindung ein Strom über den Widerstand 7 und das Ventil 4. Dieser Strom ist durch
den Widerstand 7 so eingestellt, daß sein Wert 20 % des 5stündigen Entladestromes
der Battterie beträgt.
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Schließlich wird durch den Kontakt 8 der Gleichrichter 1 abgeschaltet.
Wenn der vom Gerät 5 an die Batterie fließende Ladestrom den Wert des Kurzschlußstromes
von Gerät 6 über den Widerstand 7 und das Ventil 4 unterschreitet, sperrt das Ventil.
Das Zusatzgerät, das in diesem Beispiel ebenfalls als spannungsgeregeltes Gerät
ausgeführt ist, liegt dann in Reihe mit dem geregelten Gerät 5 an der Batterie 2.
Durch den Spannungsabfall am Widerstand 7 steigt die Ladespannung an der Batterie
mit kleiner werdendem Strom an. Die durch das Ventil 4 automatisch bewirkte Reihenschaltung
derGleichrichtergeräte kann auch durch entsprechende, messende Relais durchgeführt
werden.
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Die Verwendung eines geregelten Gerätes als Zusatzgerät 6 hat den
Vorteil, daß mehrere ungeregelte Gleichrichter 1, i a usw. mit den beiden geregelten
Geräten zusammenarbeiten können. Es braucht dann nur der jedem Ladekreis zugeordnete
Widerstand 7, 7a usw. entsprechend bemessen zu werden. Die übrigen Elemente der
Ladekreise sind gleich. Sie sind in Fig. 2 für den dargestellten zweiten Kreis mit
den gleichen Bezugszahlen, denen der Buchstabe a hinzugefügt wurde, bezeichnet wie
die Elemente des beschriebenen ersten Kreises.
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Für Bleiakkumulatoren ist eine Erhöhung der Ladespannung über 2,4
V pro Zelle erst dann zulässig, wenn der Ladestrom auf etwa 20 % des Wertes des
5stündigen Entladestromes gesunken ist. Aus diesem Grund müssen die Widerstände
7, 7a usw. so gewählt werden, daß im Kurzschlußfall, d. h. wenn das Zusatzgerät
über den Widerstand und das
Ventil kurzgeschlossen ist, ein Strom
dieser Größe fließt.
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Die Verluste in den Widerständen sind relativ klein. Sie betragen
z. B. bei einer 160-Ah-Fahrzeugbatterie mit 40 Zellen bei Beginn der Zusatzladung
77 W. Die Ladeleistung für diese Batterie ist 3072 W bei Ladung mit 2,4V pro Zelle
und einem Strom, der die Größe des fünfstündigen Entladestromes hat.
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In Fig. 3 ist ein weiters Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die ungeregelten Gleichrichter sind wieder mit 1, 1 a bezeichnet, die Schützkontakte
mit 3, 3 a und die Ventile, über die das geregelte Gerät 5 an die Batterie 2, 2
a angeschlossen wird, mit 4, 4a. An Stelle des gemeinsamen Zusatzgerätes
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in dem Beispiel der Fig. 2 sind hier getrennte Gleichrichter 9, 9 a vorgesehen.
Sie werden über die Drosseln 10, 10 a aus Sekundärwicklungen
11, 11 a eines gemeinsamen Transformators mit der Primärwicklung
12 mit Wechselstrom versorgt. Die Spannung an der Primärwicklung kann vorzugsweise
konstant gehalten werden, wodurch die Ladeeinrichtung unempfindlich gegen Spannungs-
und Frequenzschwankungen des Netzes wird.
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Die Zusatzgeräte dieses Ausführungsbeispiels besitzen auf Grund der
Spannungsabfälle der Brückengleichrichter, Drosseln und des Transformators eine
fallende Kennlinie, die nach dem Zuschalten den gewünschten Anstieg der Kennlinie
(Teil D in Fig. 1) hervorrufen. Als Zusatzgerät kann aber auch ein einfaches Gleichrichtergerät
mit fallender Kennlinie verwendet werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, als Zusatzgerät
mit fallender Kennlinie den zunächst die Ladung allein durchführenden, ungeregelten
Gleichrichter zu verwenden, dessen Kennlinie gegebenenfalls entsprechend umgeschaltet
wird. Wenn mehrere ungeregelte Gleichrichter mit einem geregelten Gerät zusammenarbeiten
sollen, kann ein ungeregelter Gleichrichter auch so umgeschaltet werden, daß er
als Zusatzgerät mit konstanter Spannung verwendet werden kann.