DE1214309B - Verfahren zur Erhaltung der Ladung alkalischer Akkumulatoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erhaltung der Ladung alkalischer Akkumulatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhaltung der Ladung alkalischer Akkumulatoren, insbesondere von Nickel-Eisen-Akkumulatoren, im Parallelumschaltbetrieb mit periodischer Unterbrechung der Ladung, und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.
• Bisher war es üblich, alkalische Akkumulatoren, die in Notstromanlagen verwendet oder nur zur Lieferung von Stromspitzen belastet werden, durch einen kleinen Ladestrom dauernd aufzuladen, der gerade ausreicht, um den geringen gelegentlichen Verbrauch und die Selbstentladung der Batterien zu kompensieren.
• Die Praxis hat gezeigt, daß unter bestimmten Voraussetzungen Batterien, die nach diesem bekannten Ladeverfahren dauernd geladen wurden, nicht immer die gewünschte optimale Kapazität besitzen.
• Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Ladeverfahren zu entwickeln, durch das Selbstentladungsverluste ausgeglichen und dadurch die Kapazität der Akkumulatoren auf dem Sollwert gehalten wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Akkumulatoren rein zeitabhängig jeweils nach längerer Pause kurzzeitig mit dem vollen Nennladestrom geladen werden, wobei die Ladezeit so gewählt wird, daß die durchschnittliche Selbstentladung des Akkumulators gerade ausgeglichen wird und das gewählte Verhältnis zwischen Pause und Ladezeit konstant ist.
• Für den Fall, daß die Batterien beispielsweise bei einem Netzausfall einmal stärker belastet wurden, ist nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine einmalige vollständige Aufladung mit dem vollen Nennladestrom vorgesehen. Diese Volladung wird dann automatisch in den Zeitplan der oben beschriebenen Kurzladungen eingeschaltet.
• Vorzugsweise dauert jede der periodisch durchgeführten Kurzladungen wenige Minuten, während die Zwischenzeiten beispielsweise 12 Stunden betragen. Jedoch haben Versuche gezeigt, daß diese Zeiten, also die Dauer der Stromimpulse und der Strompausen, auch sehr viel kürzer gewählt werden können. Zur Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise eine kontaktlose Transistorschaltung als Zeitgeber verwendet werden.
• Beispielsweise beträgt bei einer 100-Ah-Batterie die Selbstentladung 3%. Ruht diese Batterie nun z. B. 12 Stunden, dann verliert sie in dieser Zeit 3 Ah an Kapazität. Erfindungsgemäß wird diese Strommenge von 3 Ah in kurzer Zeit wieder in die Batterie eingeladen. Soll diese Nachladung mit dem Nennstrom der Batterie, der 20 A -beträgt, erfolgen, ergibt sich eine Nachladezeit von 9 Minuten. Unter zusätzlicher Berücksichtigung eines Ladefaktors von 1,4 beträgt die Nachladezeit also etwa 12 Minuten.
• Da Batterien verschiedener Kapazitäten auch verschiedene Selbstentladungen besitzen, .ist - das Zeitverhältnis zwischen Ruhezeit und Nachladezeit von der Bauart der Batterie abhängig.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-. fahrens wird vorzugsweise die in der Zeichnung dargestellte Schaltanordnung benutzt. Diese besteht im wesentlichen aus einem durch das Wechselstromnetz gespeisten Elektromotor 1, mit dem eine Programmscheibe 2 starr und eine zweite Programmscheibe 3 jeweils nur bei Einschalten einer vorzugsweise elektromagnetisch betätigten Kupplung 4 auf Mitlauf verbunden sind. Die Scheibe 2 steuert die regelmäßigen kurzen Impulsladungen, während die Scheibe 3 nur jeweils nach einem Netzausfall, wenn die Batterie den Strombedarf hat decken müssen, für eine begrenzte Zeit über die Kupplung 4 durch den Motor angetrieben wird. Innerhalb dieser Zeitspanne werden die Batterien durch eine vollständige Ladung wieder aufgeladen.
• In der Zeichnung ist die Schaltvorrichtung in den einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen dargestellt. Zur Erleichterung der übersieht wurden die jeweils stromführenden Verbindungen durch breitere Strichführungen gekennzeichnet.
• Die Klemmen 5 stellen den Abgriff zur Steuerung des Ladevorganges dar. An den Klemmen 6 liegt zum Antrieb des Motors 1 die Netzspannung.
• F i g. 1 zeigt die Schaltung bei Netzwiederkehr unmittelbar nach einem Netzausfall. Wenn die Batterie über die Klemmen 5 direkt oder über ein Relais auf Ladung liegt, beginnt der Motor 1 zu laufen, und die Ruhekontakte 8 und 9 des Relais 7 sind geschlossen, so daß erstens die Steuerkontakte 15 überbrückt sind und zweitens die Magnetkupplung 4 Strom führt und die Programmscheibe 3 mit dem Motor auf Mitlauf verbindet. Die Scheibe 3, die zunächst mit der Nase 12 an dem Anschlagzapfen 13 anlag, dreht sich nun gegen den Zug der Feder 11 in Pfeilrichtung.
• In F i g. 2 ist die Drehung der Scheibe 3 so weit fortgeschritten, daß die Nase 12 den Kontakt 14 geschlossen hat. Dadurch erhält das Relais 7 Strom und zieht durch, und zwar so, daß die Ruhekontakte 8 und 9 erst dann geöffnet werden, wenn der Arbeitskontakt 10 bereits geschlossen ist. Die Rufladung der Batterie ist jetzt am Kontakt 9 unterbrochen. Außerdem ist die Magnetkupplung 4 stromlos, so daß die Scheibe 3 freilaufend dem Zug der Feder 11 folgt und in die Ausgangslage zurückkehrt. Das Relais 7 hält sich über Kontakt 10 selbst.
• Von nun- ab werden die Kleinuren 5, wie in F i g. 3 dargestellt, jedesmal dann überbrückt, wenn der federnde Kontakt 15 durch die Nase 16 der Scheibe 2 geschlossen wird. Solange also die Nase 16 an dem Kontakt 15 vorbeistreicht, wird die Batterie mit dem vollen Ladestrom geladen.
• Die Zeit für eine Umdrehung der Motorachse bzw. einer entsprechenden Getriebeachse kann beispielsweise 12 Stunden betragen und ist gleich der Umlaufzeit der Scheiben. Das heißt, alle 12 Stunden fließt ein Ladestrom, dessen Dauer vorzugsweise einige Minuten beträgt.
• Da das Relais 7 seinen Strom über seinen eigenen Arbeitskontakt 10 unmittelbar aus dem Netz erhält, kann sich der in F i g. 3 dargestellte Zustand der Schaltung erst bei Ausfall der Netzspannung ändern. Dann fällt das Relais 7 ab, und bei Wiederkehr der Netzspannung beginnt die Ladung wieder gemäß Fig.1.
• Im Bedarfsfall kann der Ladevorgang auch von Hand durch Öffnen des Tastenkontaktes 16 eingeleitet werden. Unter Umständen ist es vorteilhaft, den Tastenkontakt 16 so auszubilden, daß er durch ein Relais geöffnet wird, sobald die Batterieklemmenspannung einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
• Mit der beschriebenen Schaltanordnung läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren einwandfrei durchführen. Ihre praktische Erprobung hat gezeigt, daß damit eine Ladungserhaltung ohne jeglichen Kapazitätsverlust der Akkumulatoren möglich ist.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erhaltung der Ladung alkalischer Akkumulatoren, insbesondere von Nickel=Eisen-Akkumulatoren, im Parallelumschaltbetrieb mit periodischer Unterbrechung der Ladung, dadurch gekennnzeichnet, daß die Akkumulatoren rein zeitabhängig jeweils nach längerer Pause kurzzeitig mit dem vollen Nennladestrom geladen werden, wobei die Ladezeit so gewählt wird, daß die durchschnittliche Selbstentladung des Akkumulators gerade ausgeglichen wird und das gewählte Verhältnis zwischen Pause und Ladezeit konstant ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Netzausfall automatisch zunächst eine normale Volladung der Akkumulatoren durchgeführt wird, bevor die periodischen Nachladungen einsetzen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine spannungsabhängige Anordnung automatisch eine normale Volladung eingefügt wird, sobald die Batterieklemmenspannung einen bestimmten Wert unterschreitet.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch das Wechselstromnetz gespeister Elektromotor (1) vorgesehen ist, der eine die kurzen Impulsladungen steuernde Programmscheibe (2) direkt antreibt und mit dem eine zweite Programmscheibe (3) zur Steuerung der vollständigen Ladung jeweils nur dann auf Mitlauf verbunden ist, wenn eine Kupplung (4) eingekuppelt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (11) vorgesehen ist, die so an der Programmscheibe (3) angreift, daß sie bei gelöster Kupplung (4) die Scheibe (3) mit der Nase (12) gegen den Anschlagzapfen (13) bewegt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Relais (7) vorgesehen ist, über dessen Ruhekontakt (8) die Magnetkupplung Strom erhält, während über den Ruhekontakt (9) der Ladestrom für die Batterievolladung fließt und der Arbeitskontakt (10) als Selbsthaltekontakt des Relais (7) geschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 413 555; britische Patentschrift Nr. 908156; USA.-Patentschrift Nr. 2 503179; Elektronik, 7/1957, S. 220.