CH366884A - Anordnung zur Aufladung einer Batterie - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
    Anordnung      zur   Auf    ladung      einer   Batterie Beim Aufladen    einer      Akkumulatorenbatterie   ändert die    notwendige   Spannung in    beträchtlichem   Masse, z.

   B. bei    Bleiakkumulatoren   zwischen etwa 2,1 und 2,5    V'Zelle   und mehr.    Beim      Entladen      sinkt   die    Spannung   noch um 5 bis    10,1/o   unter die    kleinste      Aufladespannung.   Um die    schädlichen      Auswirkungen   so grosser    Spannungsänderungen   für    empfindliche   Verbraucher, z. B.

   Licht, zu vermeiden,    führt   man das    Aufladen   der Batterie entweder bei    abgeschalteten      Verbrauchern   oder unter Verwendung    verschiedener      Kunstschaltungen      aus.   Alle diese Methoden    haben   die gemeinsamen Nachteile, dass die    Erzielung      möglichst   konstanter    Verbraucherspannung   bei richtiger Batterieladespannung verhältnismässig komplizierte    Ein-      richtungen   oder auch geschultes    Betriebspersonal   verlangt. In vielen Fällen, z.

   B. bei    Beleuchtungsanlagen   in Fahrzeugen,    insbesondere      Zugsbeleuchtungsanla-      gen,   ist dies    besonders   schwierig. Gemäss der Erfindung    wird   es    möglich,   mit einfachen    Mitteln      eine   konstante    Verbraucherspannung   bei gleichzeitigem    Vollaufladen   der Batterie zu erreichen. 



  Die Erfindung    betrifft   somit eine    Anordnung   zur    Aufladung   einer    Batterie      mit   gleichzeitiger Stromlieferung an einen    parallel      geschalteten   Verbraucher von konstanter    Betriebsspannung      mittels      einer   gemeinsamen    Stromquelle.   



  Der    Erfindung   liegt der Gedanke zu Grunde, dass    Verbraucher   und    Batterie   so    zusammengeschaltet   sind, dass sie praktisch an der gleichen    konstanten   Betriebsspannung liegen. Der    Effektivwert   der Spannung    entspricht      dabei   der notwendigen Verbraucherspannung, deren Spitzenwert erreicht die    gewünschte   Batteriespannung am Ende des Ladevorganges. 



  Die    Erfindung   besteht    darin,   dass die Stromzuführung an die    Batterie   über    einen   Gleichrichter    erfolgt,   und dass in der    gemeinsamen   Zuleitung zur    Strom-      quelle      eine      Rückstromsperre      eingeschaltet   ist sowie    parallel   zum Gleichrichter ein    Schalter   liegt, welcher dann geschlossen    isst,   wenn die    Rückstromsperre   sperrt, und    dass   die    zugeführte   Spannung    mindestens   vor dem Gleichrichter    eine   Welligkeit von    einem   solchen Grad aufweist,

   dass der Spitzenwert    mindestens      annähend   der    maximal      zulässigen      Batterieladespan-      nung   entspricht und der    Effektivwert   der am Verbraucher liegenden Spannung gleich dessen    Nenn-      spannung      ist.   



  Die von der Stromquelle    gelieferte      Spannung   kann eine    Wechselspannung      sein.      Ihr      Effektivwert   entspricht wieder der    Verbraucherspannung,   während infolge der    Welligkeit   der sich ergebenden Gleichspannung hinter dem Gleichrichter ein Ladestrom fliesst, der mit steigender    Batteriespannung      abnimmt.   Es kann auch eine    Gleichspannung      zugeführt      werden,   welcher eine    erforderliche   Welligkeit    übexlagert   ist.

   Falls die    Gleichspannung   keine ausreichende    Wellig-      keit      aufweist,   kann auch in Reihe    mit   dem    Gleiehrich      ter   eine    zusätzliche      Wechselspannung      zugeführt   werden. 



  Die    Erfindung   wird    anhand   von    Ausführungsbei-      spielen   erläutert:    Fig.   1 zeigt die Schaltung :bei Speisung aus    einer      Wechselstromquelle.      Fig.   2 zeigt    die      Schaltung   bei Speisung aus    einer   Gleichstromquelle. 



  In der    Fig.   1 ist 1    eine      Wechselstromquelle,   z. B. ein    Wechselstromgenerator   für    eine      Zugbeleuchtungs-      anlage,   parallel dazu liegt der Verbraucher 2, z.

   B. die    Beleuchtungsanlage   eines    Eisenbahnwagens.   Der Verbraucher 2 wird    mit   konstanter    Betriebsspannung   aus    einer   Stromquelle    gespeist.   Parallel    dazu   ist über einen    Gleichrichter   4 die Batterie 3    angeschlossen.   In der gemeinsamen Zuleitung von    der      Stromquelle   her ist der Schalter 5    eingeschaltet.   Dieser wirkt als    Rückstromsperre      und      könnte   durch    einen   Gleichrichter    ersetzt   werden. Desgleichen    liegt      parallel   zum Gleichrichter der Schalter 6.

   Beide    Schalter   sind gleichzeitig schaltbar, wobei beide    entgegengesetzt   arbeiten. Wenn    in   der    Ladeschaltung   der    Schalter   5 geschlossen ist, ist der Schalter 6 offen,    und   umge- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 kehrt bei Entladung. Hierfür wird zweckmässig ein Schaltschütz verwendet, der gemäss dem gewünschten    Betriebszustand   der Batterie geschaltet    wird.   



     Anstelle   der    Schaltschütze   5 und 6    können   auch Transistoren verwendet werden, deren Steuerung in entsprechender Weise gemeinsam erfolgt.    In   Reihe mit dem Gleichrichter 4 kann auch    eine   Impedanz 7 geschaltet    sein,      falls   es nötig ist, den Ladestrom zusätzlich zu begrenzen oder zu glätten. 



  In der    Fig.   2 ist 9    ein   Gleichstromgenerator. Für die    Erzeugung   der für die Batterieladung notwendigen    Welligkeit   ist    in   Reihe mit dem Gleichrichter ein Transformator 8 geschaltet. über diesen Transformator wird    eine   zusätzliche    Wechselspannung   eingeführt, deren    Amplitude   so gewählt    ist,   dass die höchste    Batterieladespannung   erreicht wird. 



  Die Wirkungsweise    ist   folgende: Der Wechselstromgenerator 1 wird auf konstante Spannung geregelt. Der Verbraucher 2    liegt   an dieser konstanten    Wechselspannung,      weil   der Schalter 5 geschlossen    ist,   für den Fall, dass der Generator 1 genügend Spannung abgibt. Die Batterie 3 erhält während der Zeit, wo der    Momentanwert   der Generatorspannung positiver ist als die    Batteriespannung,   einen Ladestrom über das Ventil 4 und die Impedanz 7. Der Schalter 6 ist    geöffnet.   Es kann also nur während dieser Zeit in der Batterie    ein   Strom fliessen, da das    Ventil   4 einen    Entladestrom   der Batterie verhindert.

   Die Batterie wird    also   aufgeladen, und ihre Gegenspannung und der    innere   Widerstand steigt. Das Zeitintervall, während dem der    Momentanwert   z. B. einer    sinusförmigen      Spannung   des    Generators   positiver ist als die    Batteriespannung,   wird    immer   kleiner, ebenso nimmt    :die      Amplitude   des    Ladestromimpulses      biss   auf 0 ab. Wenn der Spitzenwert :der    Generatorspannung   gleich der maximal zulässigen    Batterie-Ladespannung   gewählt respektiv geregelt wird, ist also gewährleistet, dass bei vollständig geladener Batterie der Ladestrom    verschwindet.   



  Wenn infolge    Drehzahlabfall   der Generator zu wenig Spannung abgeben kann, wird :der Schalter 6 eingeschaltet und    gleichzeitig   der    Schalter   5 ausgeschaltet. Der geschlossene Schalter 6 ermöglicht einen    Entladestrom   der Batterie. Der geöffnete Schalter 5 verhindert einen    Rückstrom   der Batterie auf den Generator. Dieser Rückstrom kann mittels eines Ventils    verhindert   werden, wenn der Verbraucher    dauernd   mit Gleichstrom betrieben werden soll. 



  Es besteht    nun   die Möglichkeit, durch eine günstige Wahl der Spannungsform am Verbraucher 2 den Effektivwert derselben gleich der    mittleren   BatterieEntladespannung zu wählen, wobei gleichzeitig die Spannungsspitze eine solche Höhe hat,    dass   die Batterie nicht überladen werden    kann.   Die Batterieladung verläuft zeitlich also anders, als es    bisher   üblich war. Bis    anhin   musste die    Ladespannung   :dem    Ladezustand   der Batterie    angepasst   werden, womit die Spannung am Verbraucher sich während des ganzen Ladevorganges änderte.

   In der vorgeschlagenen Schaltung wird periodisch, also    in      kurzen   Zeiten, der ganze    Spannungs-      CD   für den Ladevorgang    durchlaufen.      Diese      Zeit   muss so kurz sein, dass der Verbraucher nur    einen   Mittelwert    empfindet.   Dabei soll    vorteilhaft   der Effektivwert etwa gleich der mittleren    Entladespannung   der Batterie    sein.   



  Ob diese Bedingung durch eine Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung oder durch    eine   ein- oder    mehrphasige      gleichgerichtete   Wechselspannung    bestimmter   Spannungsform    erfüllt,      oder   durch eine    Serieschaltung   einer Impedanz begünstigt wird, ändert das    prinzipielle   Verhalten der Schaltung nicht. Es muss aber auch der    Entladestrom   der Batterie 3 verhindert oder zum mindesten reduziert werden, solange    de,r   Effektivwert der Spannung des    Genera-      tors   1 genügend hoch    ist,   mit Rücksicht auf den aus Glühlampen    bestehenden   Verbraucher 2.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Anordnung zur Aufladung einer Batterie bei gleichzeitiger Stromlieferung an einen parallel geschalteten Verbraucher von konstanter Betriebsspannung mittels einer gemeinsamen Stromquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung an die Batterie über einen Gleichrichter (4) erfolgt, und dass in der gemeinsamen Zuleitung zur Stromquelle eine Rückstromsperre (5) eingeschaltet und parallel zum Gleichrichter ein Schalter (6) liegt, welcher dann geschlossen ist, wenn die Rückstromsperre sperrt, und dass die zugeführte Spannung vor dem Gleichrichter eine Welligkeit von einem solchen Grad aufweist,

   dass der Spitzenwert wenigstens annähernd gleich der maximal zulässigen Batterieladespannung ist und der Effektivwert der am Verbraucher liegenden Spannung gleich dessen Nennspannung ist. UNTERANSPRüCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle eine Wechselstromquelle ist. 2. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle eine Gleichstromquelle mit Welligkeit ist. 3. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle eine Gleichstromquelle ist, und dass in Reihe mit dem Gleichrichter eine zusätzliche Wechselstromquelle eingeschaltet ist. 4.

   Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Schalter in Abhängigkeit der Spannung der Stromquelle erfolgt. 5. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem Gleichrichter eine Impedanz liegt. 6. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstromsperre ein Schalter ist, der mit dem Schalter parallel zum Gleichrichter gleichzeitig schaltet. 7. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstromsperre ein Gleichrichter ist.