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Ladeeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladeeinrichtung,
insbesondere im Anschluß an Wechselstromnetze, zur Ladung elektrischer Akkumulatorenbatterien
in verkürzter Ladezeit. Derartige Ladeeinrichtungen, insbesondere für Elektrofahrzeuge,
werden üblicherweise so ausgelegt, daß der Ladestrom von einem Höchstwert zu Beginn
der Ladung allmählich mit ansteigender Batteriespannung auf einen für die Batterie
vorgeschriebenen Endwert abfällt. Um eine Überlastung der Ladeeinrichtung zu Beginn
der Ladung, insbesondere in den Fällen, in welchen die Batterien sehr tief enthalten
sind, zu vermeiden, ist es erforderlich, den für die Ladeeinrichtung höchstzulässigen
Ladestrom bei einer verhältnismäßig niedrigen Spannung der Batterie, z. B. einer
Zellenspannung von 2,o Volt bei Bleiakkumulatoren festzulegen. Das hat zur Folge,
daß der Ladestrom bei dem schon nach kurzer Zeit auftretenden Anstieg der Batteriespannung,
z. B. auf 2,1 bis 2,2 Volt/Zelle bei Bleiakkumulatoren auf geringere Werte absinkt,
welche unterhalb der höchstzulässigen Belastung des Gleichrichters liegen. Die Ladeeinrichtung
wird daher nicht in der gewünschten höchstzulässigen Weise ausgenutzt und die Ladezeit
auf diese Weise verlängert.
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Dieser Nachteil wird bei der Ladeeinrichtung nach der Erfindung dadurch
vermieden, daß .diese erst nach einem gewissen Spannungsanstieg, z. B. nachdem eine
Zellenspannung von 2,1 bis 2,2 Volt
bei Bleizellen erreicht ist,
den ihrer höchstzulässigen Belastung entsprechenden Ladestrom abgibt und zusätzliche
Widerstände, z. B. Drosselspulen, in die wechselstromführenden Leitungen oder Vorwiderstände
in der Gleichstromleitung zur Herabsetzung des Ladestromes zu Beginn der Ladung
eingeschaltet sind, welche vorzugsweise von Hand kurzgeschlossen werden, sobald
der Spannungsanstieg der Batterie erfolgt ist. Die Widerstände besitzen erfindungsgemäß
eine solche Größe, daß sie am Ende der Ladung, insbesondere bei Beginn der Gasentwicklung
bei Bleibatterien, zur stufenweisen Herabsetzung des Ladestromes wieder eingeschaltet
werden können. Auf Grund der Erfindung liegt also der Ladestrom im Mittel erheblich
höher als bei der bisher üblichen Auslegung, so daß die Ladezeit verkürzt wird.
Anstatt Widerstände vorzuschalten, können zu Beginn der Ladung auch einzelne Anoden
der Gleichrichterkolben abgeschaltet werden.
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Um im einzelnen klar erkennen zu können, in welcher Weise die Kennlinie
der Ladeeinrichtung nach der Erfindung gegenüber den bisher bekannten verbessert
'ist, zeigt Abb. i in .der Kurve a die Kennlinie einer Ladeeinrichtung bisheriger
Ausführung. Die Kurve b gibt die Kennlinie der Ladeeinrichtung nach der Erfindung
wieder, für welche diese ohne Vorwiderstän@de ausgelegt ist.
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Die Kurve c stellt die Kennlinie der Ladeeinrichtung nach der Erfindung
dar, und zwar bei Einschaltung der Vorwiderstände. Die Kurve d gibt die Klemmenspannung
der Batterie in Abhängigkeit von der Ladestromstärke wieder, und zwar zu Beginn
der Ladung. Wie der Schnittpunkt .der Kennlinie d mit der Charakteristik c der Ladeeinrichtung
zeigt, beginnt die Ladung bei eingeschaltetem Vorwiderstand mit einer Ladestromstärke
von etwa i9 A. Sobald die Batteriespannung auf beispielsweise 2,1 Volt gestiegen
ist, erfolgt erfindungsgemäß eine Ausschaltung des Vorwiderstandes, so daß nunmehr
die Charakteristik b .der Ladeeinrichtung gilt, d: h. der Ladestrom auf einen Wert
von etwa 3o A steigt. Mit dieser Charakteristik erfolgt nunmehr die Ladung, bis
eine Zellenspannung von 2,4 Volt erreicht ist. Dann wird erfindungsgemäß der Vorwiderstand
wieder eingeschaltet, also der Ladestrom, wie an Hand der Charakteristik c zu erkennen
ist, auf etwa 13 A herabgesetzt. Bis zur Beendigung der Ladung gilt dann
die Charakteristik c. Dabei ist es von ibesonderem Vorteil, daß, wie die Abb. i
zeigt, von diesem Punkt an die Charakteristiken a und c praktisch übereinstimmen,
der vorgeschriebenie Ladestrom also nach Beginn der Gasentwicklung bei der Ladeeinrichtung
nach der Erfindung genau eingehalten wird. Wie aus der Abb. i hervorgeht, beträgt
der mittlere Ladestrom bei der Ladeeinrichtung nach der Erfindung gemäß der Charakteristik
b etwa 24 A, derjenige der Charakteristik a etwa 17 A. Hieraus folgt, daß bis zu
Beginn der Gasentwicklung mit der Ladeeinrichtung nach der Erfindung eine Zeitersparnis
von etwa 30% erzielt wird. Dabei sei nochmals betont, daß trotz der Verkürzung der
Ladezeit weder die Ladeeinrichtung überlastet, noch die Batterie mit unzulässig
hohen Ladeströmen beansprucht wird.
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In den Abb. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der Ladeeinrichtung
nach der Erfindung dargestellt, und zwar bei Verwendung von Strom-bzw.Spannungsrelais
zur selbsttätigen Zuschaltung .der Vorwiderstände. -Wie aus Abb.2 ersichtlich, wird
die Batterie b mittels eines am Wechselstromnetz liegenden Glühkathodengleichrichters
geladen, welcher aus einem Transformator t und einer Glühkathodengleichrichterröhre
g besteht, -vor deren Anoden die Drosselspulen d vorgeschaltet sind. Im Ladestromkreis
befindet sich der Vorwiderstand w, welcher mittels des Stromrelais s von Hand kurzgeschlossen
wird, sobald der Ladestrom auf einen vorher bestimmten Wert gesunken ist. Hieraus
folgt, daß bei Einschaltung des Gleichrichters der Widerstand- zunächst so lange
vorgeschaltet bleibt, als der Ladestrom entsprechend der niedrigen Klemmenspannung
der Batterie unzulässig hohe Werte annehmen würde. Erst nachdem durch Spannungsanstieg
der Batterie der Ladestrom abgesunken ist, wird der Widerstand w kurzgeschlossen
und damit der Gleichrichter auf seine höchstzulässige Belastung gesetzt. An Stelle
eines in dem Gleichrichterstromkreis angeordneten Widerstandes könnte man einen
solchen auch im Primärstromkreis des Transformators t vorsehen. Ebenso könnte man
auch an Stelle eines Ohmschen Widerstandes eine Drosselspule im Primärstromkreis
des Transformators benutzen und in der angegebenen Weise zu- bzw. abschalten. Nachdem
.der Ladestrom nach Ansteigen der Batteriespannung auf a1,4 Volt/Zelle auf einen
entsprechenden Wert abgesunken ist, vermag das Stromrelais s seinen Anker nicht
mehr zu halten und fällt ab. Hierdurch wird der Widerstand wieder zugeschaltet und
der Strom auf den bei Beginn der Gasung zulässigen Wert vermindert. Da der erforderliche
Vorwiderstand nur eine sehr geringe Größe zu besitzen braucht und die Einschaltung
auf längere Zeit erst nach Beginn der Gasentwicklung erforderlich ist, ist der Energieverlust
sehr gering, so daß man zweckmäßig im Interesse einer Materialersparnis keine Drosselspulen,
sondern Ohmsche Widerstände benutzt.
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Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem an Stelle eines
Stromrelais ein Spannungsrelais r in Verbindung mit einem Nullspannungsschalter
n benutzt wird. 'Die Spule des Spannungsrelais r liegt an den Klemmen der Batterie
b. Bei Einschaltung der Ladung ist der von der Relaisspule r gesteuerte Schalter
geschlossen, so daß die Spule des Nullspannungsschalters n unter Spannung steht.
Sobald der Nullspannungsschalter nach Ansteigen der Spannung auf 2,1 Volt/Zelle
von Hand eingelegt ist, wird er in der Einschaltung mittels der Spule n festgehalten.
Der Widerstand w
ist dann also kurzgeschlossen. Nachdem die Spannung der Batterie
auf 2,¢ Volt/Zelle angestiegen ist, zieht das Spannungsrelais r seinen
Anker
an und öffnet den Stromkreis der Haltespule des Nullspannungsschalters, so daß dieser
seinen Schalter öffnet und damit den Kurzschluß des Widerstandes w aufhebt. Bei
Verwendung eines Ladeschalters System Pöhler zum Abschalten der Ladung erübrigt
sich ein besonderes Relais r. In diesem Fall wird der Haltestrom des Nullspannungsschalters
über einen Nebenkontakt des Pöhlerschalters geleitet. Dieser Nebenkontakt wird geöffnet,
sobald das Relais des Pöhlerschalters zum Anziehen gelangt. Um ein zu frühes Einlegen
des Nullspannungsschalters zu verhindern, kann dieser nötigenfalls noch so ausgelegt
werden, daß er seinen Anker erst zu halten vermag, wenn die Batteriespannung auf
denjenigen Wert angestiegen ist, bei welchem das Kurzschließen des Widerstandes
w erfolgen soll.