DE1107779B

DE1107779B - Charging method and charger with automatic charge current cut-off for accumulator batteries

Info

Publication number: DE1107779B
Application number: DEA33314A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr-Ing Klaus Eberts
Original assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Current assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Priority date: 1959-11-17
Filing date: 1959-11-17
Publication date: 1961-05-31

Description

Ladeverfahren und Ladegerät mit automatischer Ladestromabschaltung für Akkumulatorenbatterien Es sind verschiedene Ladeeinrichtungen für Akkumulatorenbatterien bekannt, die nach beendigter Ladung bzw. bei Erreichen der Gasungsspannung den Ladestrom entweder völlig abschalten oder zumindest auf einen kleinen Wert begrenzen. Diese speziell für Kleinbatterien notwendigen Einrichtungen dienen zur Vermeidung von Wasserverlusten und somit zur Erhöhung der Lebensdauer der Batterien. Unbedingt erforderlich ist eine Ladestrombegrenzung bei gasdicht verschlossenen Batterien auf Blei-Schwefelsäure-Basis, um den durch Gasung entstehenden Druck, der zur völligen Zerstörung der Zelle führen kann, zu unterbinden.Charging method and charger with automatic charge current cut-off for accumulator batteries There are different charging devices for accumulator batteries known, the charge current after the end of the charge or when the gassing voltage is reached either switch it off completely or at least limit it to a small value. These Devices especially necessary for small batteries serve to avoid Loss of water and thus increasing the service life of the batteries. Necessarily A charging current limitation is required for gas-tight sealed batteries on a lead-sulfuric acid basis to reduce the pressure created by gassing, which is necessary for complete Destruction of the cell can lead to prevent.

Bekannte Einrichtungen dieser Art arbeiten entweder mit Heißleitern, Zenerdioden, Transistorschaltungen oder schalten mechanisch über den Druckanstieg den Strom ab. Ein Nachteil der auf Heißleitern basierenden Anordnungen ist die große Temperaturabhängigkeit des Ladegerätes, die starken Einfiuß auf die Ladezeit nimmt, während die Halbleitereinrichtungen in den meisten Fällen preislich zu aufwendig sind. Eine Abschaltung oder Regelung über den Druckanstieg in der Batterie ist mit den bekannten, in jeder Mechanik liegenden Unsicherheit behaftet, und es entsteht grundsätzlich das Problem, den einmal zur Abschaltung notwendigerweise entstandenen Überdruck für weitere Ladezyklen unwirksam zu machen bzw. entweichen zu lassen.Known facilities of this type either work with thermistors, Zener diodes, transistor circuits or switch mechanically via the pressure increase turn off the power. A disadvantage of the thermistor-based arrangements is that they are large Temperature dependency of the charger, which has a strong influence on the charging time, while the semiconductor devices are too expensive in most cases are. A shutdown or regulation via the pressure increase in the battery is also included afflicted with the familiar uncertainty inherent in every mechanism, and it arises basically the problem that necessarily arose once for the shutdown To make excess pressure ineffective for further charging cycles or to let it escape.

Die zuerst genannten Anordnungen beruhen auf der Zunahme der Zellenspannung in Abhängigkeit vom Ladungszustand der Batterie. Die grundsätzliche Schwierigkeit liegt bei dieser Art von Geräten in der Erfassung der relativ kleinen Spannungsdifferenz zwischen geladener und überladener Batterie, der damit notwendigen steilen Steuerung und des genauen Einsetzpunktes der Regelung.The first-mentioned arrangements are based on the increase in cell voltage depending on the state of charge of the battery. The basic difficulty with this type of device lies in the detection of the relatively small voltage difference between charged and overcharged battery, the steep steering that is necessary with it and the exact starting point of the regulation.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die zur Aussteuerung der Stromregelung maximal verfügbare Spannungsdifferenz von etwa 100 mV pro Zelle zu übersetzen, so daß mit herkömmlichen Bauelementen die Forderungen auf Steilheit, Konstanz und Absolutwerte der Steuerelemente erfüllt werden können. Hierzu wird die sehr kleine, gegen Ende der Ladung an der Batterie auftretende Spannungsdifferenz entsprechend dem Übersetzungsverhältnis eines Transformators vervielfacht und gestattet es, die Spannung an einer Glimmlampe bis zur Zündspannung zu steigern, welche ihrerseits nach Zündung entweder die Primärspannung des Transformators auf ihre Brennspannung erniedrigt oder sekundärseitig eine derartige Transformatorenlast darstellt, daß die Lade-Spannung nach der Zündung spontan unter die Klemmenspannung der Batterie absinkt.According to the invention it is proposed to control the current regulation to translate the maximum available voltage difference of about 100 mV per cell, so that with conventional components the demands on steepness, constancy and absolute values the controls can be met. This is done by the very small one towards the end The voltage difference occurring during the charge on the battery according to the transmission ratio a transformer multiplies and allows the voltage to a glow lamp to increase up to the ignition voltage, which in turn is either the primary voltage after ignition of the transformer is reduced to its operating voltage or on the secondary side such a voltage Transformer load represents that the charging voltage spontaneously drops after ignition the terminal voltage of the battery drops.

Ein Ausführungsbeispiel sei in Fig. 1 erläutert.An exemplary embodiment is explained in FIG. 1.

Die üblicherweise zur Verfügung stehende Netz-Wechselspannung speist die Primärwicklung 1 eines Transformators mit parallel geschalteter Glimmröhre 2 über einen Vorwiderstand 3. Die Sekundärwicklung 4 liefert über eine Gleichrichtung 5 der Batterie 6 den Ladestrom.The normally available mains AC voltage is used the primary winding 1 of a transformer with a glow tube 2 connected in parallel via a series resistor 3. The secondary winding 4 supplies via a rectification 5 of the battery 6 the charging current.

Der bei leerer Batterie große Ladestrom bewirkt primärseitig am Vorwiderstand 3 einen Spannungsabfall, der bei geeigneter Dimensionierung eine Zündung der Glimmlampe 2 verhindert. Die mit dem Ansteigen der Batteriespannung verbundene Ladestromerniedrigung verringert primärseitig den Spannungsabfall am Vorwiderstand 1, somit eine Zunahme der Spannung an der Glimmlampe 2 und eine Zündung derselben zum gewünschten Zeitpunkt. Durch den großen Unterschied zwischen Zünd- und Brennspannung der Glimmröhre wird eine Primärspannung am Transformator wirksam, die sekundärseitig eine gegenüber der Batteriespannung kleinere Gleichspannung liefert, womit der Ladestrom auf Null geregelt ist. Eine Entladung der Batterie wird durch die sperrende Wirkung des Gleichrichters 5 verhindert.The high charging current when the battery is empty causes a voltage drop on the primary side at the series resistor 3, which, if dimensioned appropriately, prevents the glow lamp 2 from igniting. The lowering of the charging current associated with the increase in the battery voltage reduces the voltage drop across the series resistor 1 on the primary side, thus an increase in the voltage across the glow lamp 2 and ignition of the same at the desired point in time. Due to the large difference between the ignition voltage and the burning voltage of the glow tube, a primary voltage is effective at the transformer, which on the secondary side supplies a lower direct voltage than the battery voltage, with which the charging current is regulated to zero. The blocking effect of the rectifier 5 prevents the battery from being discharged.

Dieser beschriebenen Anordnung haftet als Nachteil der Wechselspannungsbetrieb für die Glimmlampe an, bei dem eine gewisse Unsicherheit im Zündpotential auftritt. Weiterhin wirkt der Vorwiderstand 3 der natürlichen Ladestromcharakteristik entgegen und hebt den mit zunehmender Ladung absinkenden Strom an, was eine genauere Bestimmung des Zündpunktes bedingt. Eine verbesserte Anordnung zeigt Fig: 2. Hier ist die ursprüngliche Sekundärwicklung 4 durch eine höherspannige Zusatzwicklung 7 ergänzt, die jedoch bei vollem Ladestrom zu Beginn der Ladung über den Ladegleichrichter 5 eine unter der Zündgleichspannung liegende Spannung zur Glimmröhre führt. Durch Verringerung des Stromes und somit verringerter Last am Transformator steigt die gesamte Sekundärspannung an -den Wicklungen 4 und 7 bis zur Zündspannung an. Der Transformator muß jetzt zusätzlich über die Hochspannungswicklung den Brennstrom zur Glimmröhre liefern, was eine bedeutende Erniedrigung der Sekundärspannung bewirkt und die Ladespannung unter den Minimalwert absinken läßt.The disadvantage of this described arrangement is the AC voltage operation for the glow lamp, in which there is a certain uncertainty in the ignition potential. Furthermore, the series resistor 3 counteracts the natural charging current characteristics and increases the current, which decreases with increasing charge, which requires a more precise determination of the ignition point. An improved arrangement is shown in Fig: 2. Here, the original secondary winding 4 is supplemented by a höherspannige auxiliary winding 7, but a temperature below the Zündgleichspannung voltage results at full charging current at the start of the charge over the charging rectifier 5 to the glow discharge tube. By reducing the current and thus reducing the load on the transformer, the total secondary voltage on windings 4 and 7 increases up to the ignition voltage. The transformer must now also supply the burning current to the glow tube via the high-voltage winding, which causes a significant reduction in the secondary voltage and allows the charging voltage to drop below the minimum value.

Eine gegenüber Fig. 2 weiter verbesserte Anordnung sei an Fig. 3 erläutert. Hier ist der Transformator neben der Ladewicklung 4 mit einer getrennten Wicklung 8 für die Glimmröhre 2 ausgestattet, die bei Vollast des Transformators zu Beginn der Ladung über den Gleichrichter 9 eine unter der Zündspannung liegende Spannung an die Elektroden der Glimmröhre bringt. Gegen Ende der Ladung sinkt bei Erreichen der Gasungsspannung der Batterie 6 die Last des Transformators ab, die Spannung an Wicklung 8 nähert sich der Leerlaufspannung, und bei entsprechend dimensionierter Glimmröhre zündet dieselbe und stellt damit eine gegenüber der selbst leeren Batterie wesentlich vergrößerte Transformatorenlast dar. Somit bricht spontan die Ladespannung auf einen Wert beliebig weit unter die Zellenspannung zusammen, und die Ladung ist unterbunden. Auch kann eine nach Fig. 2 grundsätzlich noch mögliche Entladung der Batterie nicht vorkommen.An arrangement which is further improved compared to FIG. 2 is explained in FIG. 3. Here the transformer is next to the charging winding 4 with a separate winding 8 for the glow tube 2, which at full load of the transformer at the beginning the charge via the rectifier 9 has a voltage below the ignition voltage brings to the electrodes of the glow tube. Towards the end of the charge it sinks when it is reached the gassing voltage of the battery 6, the load of the transformer, the voltage at winding 8 approaches the no-load voltage, and with appropriately dimensioned The glow tube ignites the same and thus places a battery opposite the self-empty battery significantly increased transformer load. Thus, the charging voltage breaks spontaneously to a value arbitrarily far below the cell voltage, and the charge is prevented. A discharge of the still possible in principle according to FIG Battery does not occur.

Alle drei Anordnungen haben den Vorteil einer Anzeige der Ladungsbeendigung durch Aufleuchten der Glimmlampe. Die beim heutigen Stand der Glimmlampentechnik kleinen Unterschiede in der Zündspannung über der Zeit, der äußeren Vorionisation und von Röhre zu Röhre beim gleichen Typ werden immer uninteressanter, je höher die Zündspannung über der Batteriespannung liegt, da sich der eingangs genannte kritische Spannungsbereich von etwa 100 mV im Absolutwert entsprechend vervielfacht.All three arrangements have the advantage of indicating the completion of the charge by lighting up the glow lamp. The current state of glow lamp technology small differences in the ignition voltage over time, the external pre-ionization and from tube to tube of the same type it becomes more and more uninteresting, the higher it is the ignition voltage is higher than the battery voltage, since the above-mentioned critical voltage range of about 100 mV in absolute value multiplied accordingly.

Die Erfindung ist auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. .The invention is not limited to the exemplary embodiments described limited. .

Claims

CLAIMS: 1. charging method with automatic charging current cutoff for storage batteries, preferably small batteries and gas-tight cells, characterized in that the very small, occurring towards the end of the charge on the battery voltage difference is multiplied in accordance with the Irber reduction ratio of a transformer and allows the voltage at a glow lamp up to the ignition voltage, which in turn either lowers the primary voltage of the transformer to its operating voltage after ignition or represents such a transformer load on the secondary side that the charging voltage falls spontaneously below the terminal voltage of the battery.

2. Charger with transformer, rectifier and glow lamp according to claim 1, characterized in that parallel to the primary winding of the transformer, the secondary winding of which supplies the charging current via a rectifier, a glow lamp connected and a series resistor arranged in series with this parallel connection is at which a voltage drops at the beginning and during the charging process and the Ignition prevents this voltage drop from decreasing towards the end of the charge to such an extent that that the ignition potential of the glow tube is reached, ignites the same and thus over Primary voltage reduced the DC charging voltage to a value below the battery terminal voltage limited.

3. Charger according to claim 1 and 2, characterized in that the secondary winding of the transformer is provided with a tap and the smaller part has a Rectifier supplies the charging current for the battery while using both winding parts and the same rectifier a voltage dependent on the charging current to the electrodes the glow tube is led, so that by the current reduction towards the end of the charging process the total DC voltage rises up to the ignition voltage, the glow tube ignites, and this load reduces the charging voltage to a value below the battery voltage drops spontaneously.

4. Charger according to claim 1 to 3, characterized in that In addition to the winding with the charging rectifier that supplies the charging current, there is a second winding with higher voltage and rectifier attached and to the electrodes of the glow tube is performed, so that the DC voltage by the load reduction towards the end of the charging process this glow tube winding rises to the ignition voltage, the glow tube ignites and this load causes the DC charging voltage to drop spontaneously.

5. Charger according to claim 1 to 4, characterized in that glow tubes with opposite the operating voltage significantly higher ignition voltage can be used.

6. Charger according to claim 1 to 5, characterized in that glow tubes are used with a power loss, which is sufficient after ignition to the charging voltage of the associated transformer to pull a value below the terminal voltage of the battery.

7. Charger according to claim 1 to 6, characterized in that the glow tube simultaneously to display the Charge termination is used. Publications considered: German patent specification No. 609 015.