DE622082C

DE622082C - Circuit arrangement for limiting the charging and discharging of batteries as a function of the battery voltage

Info

Publication number: DE622082C
Application number: DEN36045D
Authority: DE
Inventors: Max Howe
Original assignee: Nationale Telephon & Telegraphenwerke GmbH
Current assignee: Nationale Telephon & Telegraphenwerke GmbH
Priority date: 1933-12-07
Filing date: 1933-12-07
Publication date: 1935-11-19

Description

Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Ladung und Entladung von Batterien in Abhängigkeit von der Batteriespannung Bei der Ladung von Batterien tritt infolge der Veränderung der Zellenspannung der Batterien während der Ladung eine Spannungserhöhung auf, so daß die Batterie im geladenen Zustand eine wesentlich höhere Spannung besitzt als im entladenen Zustand. Diese Spannungserhöhung der Batterie während der Ladung kann sich auf die von der Batterie gespeisten Schalteinrichtungen nachteilig auswirken, und es besteht daher der Wunsch, die Batterie nur so lange zu laden, bis eine bestimmt begrenzte Höchstspannung erreicht wird.Circuit arrangement for limiting the charging and discharging of batteries depending on the battery voltage When charging batteries occurs as a result the change in the cell voltage of the batteries during charging leads to an increase in voltage so that the battery has a much higher voltage when charged than when discharged. This voltage increase in the battery during charging can have a detrimental effect on the switching devices fed by the battery, and there is therefore a desire to only charge the battery until one is determined limited maximum voltage is reached.

Zur Begrenzung der Ladung in Abhängigkeit von der Batteriespannung sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen spannungsempfindliche Schaltmittel Anwendung finden. Die Ausbildung dieser spannungsempfindlichen Schaltmittel bereitet Schwierigkeiten, da z. B. Fernsprechrelais gewöhnlicher Bauart bei dem langsamen Anstieg der Spannung allmählich ihren Anker zum Anzug bringen und infolge der während der Anzugsbewegung durch die kontaktgebenden Glieder ausgeübten wachsenden Widerstände leicht bestrebt sind, den Anker nicht vollständig anzuziehen und die Kontaktgabe somit nicht auszuführen. Die Verwendung von Fernsprechrelais gewöhnlicher Bauart hat daher zu Betriebsunsicherheiten geführt.To limit the charge depending on the battery voltage circuit arrangements are already known in which voltage-sensitive switching means Find application. The formation of this voltage-sensitive switching means prepares Difficulties, since z. B. Telephone relay of the usual type in the slow one Increase in tension gradually tighten their anchor and as a result of the during the tightening movement exerted by the contacting members increasing resistances easily strive not to fully tighten the anchor and make contact therefore not to be carried out. The use of telephone relays of ordinary design has therefore led to operational uncertainties.

Es ist weiter bereits vorgeschlagen worden, in Reihe mit wärmeunempfindlichen Widerständen wärmeempfindliche zu schalten und ihre von einem unteren Schwellwert an plötzlich stark ansteigende Charakteristik zur sicheren Betätigung der Relais zu verwenden. Diese Schaltungsanordnungen benötigen also besondere Widerstände und Einrichtungen, die eine ausreichende Lebensdauer z. B. der äußerst empfindlichen Eisenwasserstoffwiderstände gewährleisten.It has also already been proposed in series with heat-insensitive Resistors heat sensitive to switch and their by a lower threshold Suddenly sharply increasing characteristics for safe actuation of the relays to use. These circuit arrangements therefore require special resistors and Facilities that have a sufficient lifespan z. B. the extremely sensitive Ensure ferrous hydrogen resistance.

Die Erfindung bezweckt, die bekannten Schaltungsanordnungen unter Wahrung der vollen Betriebssicherheit zu vereinfachen und hierdurch die Anschaffungskosten der Ladegeräte wesentlich zu verbilligen. Erfindungsgemäß wird ein spannungsabhängiges Relais verwendet, dessen Anker in an sich bekannter Weise mit einem Laufgewicht versehen ist, das stets bestrebt ist, den Anker in einer von zwei extremen Lagen festzuhalten. Wird ein solches an sich bekanntes Relais durch den langsamen Spannungsanstieg an der Batterie während der Ladung langsam erregt, dann zieht es allmählich seinen Anker an. Nach einer gewissen Anzugsbewegung des Ankers, die etwa die Hälfte der gesamten Anzugsbewegeng ausmachen kann, ist das Laufgewicht so weit angehoben, daß es selbsttätig in die andere extreme Lage hinübergleitet oder rollt und in -dieser nunmehr eine zusätzliche Kraft auf den Anker ausübt, die die Anzugskraft unterstützt. Durch die Verwendung dieses Laufgewichtes wird somit erreicht, daß der Anker mit Sicherheit bei einer bestimmten Erregung in die für die Kontaktgabe wirksame Stellung überführt wird. -Eine beispielsweise Schaltungsanordnung ist in Fig. z dargestellt. Fig. 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen für das spannungsempfindliche Relais. An ein Wechselstromnetz N ist über die Kontakte cl und c2 des spannungsempfindlichen Relais C ein Gleichrichter GL angeschlossen. - In dem Gleichstromkreis liegen ein Relais A und die Batterie B. Das Relais A ist während der Ladung erregt. Die Wicklung des Relais C ist an die Klemmen der Batterie über einen veränderbaren Widerstand W angeschlossen. Während der Ladung ist der Widerstand W über einen Kontakt a1 des Relais A kurzgeschlossen.The invention aims to include the known circuit arrangements To simplify the maintenance of full operational safety and thereby the acquisition costs to make the chargers much cheaper. According to the invention, a voltage-dependent Relay used, its armature in a known manner with a barrel weight is provided, which always strives to anchor the anchor in one of two extreme positions to hold on. Becomes such a known relay due to the slow voltage rise slowly excited on the battery during charging, then it gradually draws its Anchor. After a certain tightening movement of the anchor, which is about half of the entire tightening movement can make out, the running weight is like that raised far so that it automatically slides over into the other extreme position or rolls and in -this now exerts an additional force on the anchor that the Tightening force supported. By using this running weight it is achieved that the anchor with a certain excitation in the for the contact effective position is transferred. -An example circuit arrangement is in Fig. Z shown. Figs. 2 and 3 show two embodiments for the voltage sensitive Relay. An alternating current network N is via the contacts cl and c2 of the voltage-sensitive Relay C connected to a rectifier GL. - There are one in the DC circuit Relay A and battery B. Relay A is energized during charging. The winding of relay C is connected to the terminals of the battery via a variable resistor W connected. During charging, the resistance W is via a contact a1 des Relay A short-circuited.

Erreicht die Spannung der Batterie während der Ladung den zugelassenen Höchstwert, dann spricht das Relais C an und öffnet die Kontakte cl und c2. Der Gleichrichter- wird hierdurch von dem Wechselstromnetz abgeschaltet. Das Relais A fällt ab und legt den Widerstand W in den Stromkreis der Wicklung des Relais C, so daß dessen Erregungsstrom geschwächt wird. Bei der Spannungsabnahme der Batterie während der Entladung sinkt die Erregung des Relais C, so daß es seinen Anker abfallen läßt und bei einem bestimmten unteren Grenzwert erneut die Ladung einschaltet.If the voltage of the battery reaches the permitted voltage during charging Maximum value, then the relay C responds and opens the contacts cl and c2. Of the Rectifier is thereby disconnected from the AC network. The relay A drops and places resistor W in the circuit of the winding of relay C, so that its excitation current is weakened. When the battery voltage drops During the discharge, the excitation of the relay C drops so that it drops its armature leaves and switches on the charge again at a certain lower limit value.

Durch Veränderung der Größe des Widerstandes W kann der Spannungswert, bei welchem das Relais C zum Abfall kommt, verändert werden.By changing the size of the resistor W, the voltage value, at which the relay C comes to waste, can be changed.

Der Verbraucher wird an die Klemmen der Batterie angeschlossen. Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform für das spannungsempfindliche Relais. Auf dem Joch l ist ein .um eine Schneide kippbarer Anker N gelagert, dessen freies Ende die Kontaktfeder KP steuert. Der Anzug des Ankers wird bei Erregung der Spule S bewirkt. Unterhalb des Relais ist @ eine Platte .P schwenkbar gelagert, die eine Laufbahn L trägt, in der eine Kugel K rollt. Die Platte P trägt einen Stift T, an' welchem mittels einer Stange Z der Anker N angreift. Bei dem langsamen Anzug des Ankers N wird das linke Ende der Platte P langsam gehoben. Sobald die Kugel K über die horizontale Lage hinausgehoben ist, rollt sie die Laufbahn L entlang bis in das rechte Ende diese Laufbahn und übt hierdurch eine zusätzliche Kraft auf den Anker N aus, die bestrebt ist den Anker anzuziehen. Der Anker kipp dadurch sofort in die volle Anzugslage um in der die Kontaktfedern KF betätigt werden Bei sinkender Erregung wird in gleiche Weise nach einer kurzen Ankerbewegung dic Kugel wieder nach dem linken Ende dei Laufbahn hinüberrollen und hierdurch der Abfall des Ankers unterstützen.The consumer is connected to the terminals of the battery. Fig. 2 shows an exemplary embodiment for the voltage sensitive relay. An armature N, which can be tilted about a cutting edge, is mounted on the yoke 1, and its free armature The end of the contact spring KP controls. The armature is attracted when the coil is energized S causes. Below the relay @ a plate .P is pivotally mounted, the one Carrying raceway L, in which a ball K rolls. The plate P bears a pin T, an ' which armature N engages by means of a rod Z. With the slow tightening of the Anchor N, the left end of the plate P is slowly raised. As soon as the ball K is over the horizontal position is lifted out, it rolls along the track L up to the right end of this career path and thereby exerts an additional force on the Anchor N, which strives to attract the anchor. The anchor tilts immediately into the full tightening position in which the contact springs KF are actuated Excitation is restored in the same way after a short anchor movement of the ball Roll over to the left end of the runway, causing the anchor to drop support.

Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform wird das Laufgewicht zugleich zur Kontaktgabe verwendet. Der Anker N ist wieder auf dem Joch I gelagert. Auf der schwenkbaren Platte T ist eine O_uecksilberschaltröhre R befestigt. Auf das freie Ende des Ankers wirkt eine Gegenfeder F ein, deren Spannung zweckmäßig einstellbar ist. Nach einer kurzen Anzugsbewegung des Ankers N, die durch die Zugstange Z auf die Platte P übertragen wird, wird die Quecksilberfüllung der Schaltröhre R unter dem Einfluß der Schwerkraft in das rechte Ende der Schaltröhre R abfließen und- hierdurch die Kontaktgabe an den Kontaktstiften O unterbrechen. Durch die Verlagerung der Quecksilberfüllung in das rechte Ende der Schaltröhre wird zugleich die Anzugsbewegung des Ankers N unterstützt und der Anker mit Sicherheit in die volle Anzugslage gebracht. Bei sinkender Erregung erfolgt der Abfall des Ankers in der gleichen Weise.In the embodiment shown in Figure 3, the barrel weight also used to make contact. The armature N is mounted on the yoke I again. On the pivotable plate T an O_uecksilberschalttröhre R is attached. on a counter spring F acts on the free end of the armature, the tension of which is expedient is adjustable. After a short tightening movement of the armature N, which is caused by the pull rod Z is transferred to the plate P, the mercury filling of the interrupter R flow under the influence of gravity into the right end of the interrupter R. and - thereby interrupting the contact at the contact pins O. By relocating the mercury filling in the right end of the interrupter is also the tightening movement of the anchor N and the anchor is safely brought into the full tightening position. With decreasing excitation, the armature will drop in the same way.

Zweckmäßig werden die Abmessungen des Relais so gewählt, daß zwischen Anker und Kern im Ruhezustand ein großer Luftspalt besteht und die Kippeng der Schaltplatte P in einer solchen Lage des Ankers erfolgt, in der infolge der Luftspaltänderung noch keine wesentliche Erhöhung der Kraftlinienzahl eingetreten ist. Durch geeignete Wahl des Luftspaltes und der auf den Anker einwirkenden Gegenkräfte der Kontaktfedern KF oder der Federn F bzw. des Gewichtes der Kugel K oder der Quecksilberfüllung kann erreicht werden, daß die Kontaktumlegung bei stets gleichbleibenden, bestimmten Spannungswerten erfolgt, die nur wenig über bz-w. unter den Spannungswerten liegen, bei denen die Ladung aus- bzw. eingeschaltet werden. soll. Durch die Wahl des Widerstandes W, der bei Abschaltung der Ladung der Erregungswicklung des Relais vorgeschaltet wird, kann ferner der Spannungsbereich zwischen Einschalteng und Ausschaltung der Ladung erheblich heruntergesetzt werden. Mit der beschriebenen Ausführung ist es beispielsweise möglich, bei einer 24-Volt-Batterie die Einschaltung der Ladung bei 23 Volt und die Ausschaltung der Ladung bei 27 Volt zu bewirken. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform des Relais eignet sich besonders dazu, durch die Quecksilberfüllung die Kontakte auf der Starkstromseite des Gleichrichterstromkreises unmittelbar zu betätigen. Zu diesem Zweck wird die Platte P mit zwei nebeneinanderliegenden Ouecksilberschaltröhren versehen. Wird gewünscht, die Ladung jeweils bei der Stromentnahme aus der Batterie einzuschalten, dann wird das Relais C zweckmäßig mit einer Differenzwicklung versehen, welche in einem von dem Verbraucher geschlossenen Anreizstromkreis angeordnet wird. Ist das Relais C im Augenblick der Stromentnahme gerade derart erregt, daß es die Ladung unterbrochen hat, dann bewirkt die Erregung der Differenzwicklung eine solche Minderung des Kraftflusses, daß das Relais zum Abfall kommt und die Ladung für die Dauer der Stromentnahme einschaltet. Ist das Relais C im Augenblick der Einschaltung des Verbrauchers jedoch derart erregt, daß noch geladen wird, dann bewirkt die Erregung der Differenzwicklung noch kein Ansprechen des Relais, da diese Wicklung derart bemessen ist, daß der von ihr erzeugte Kraftfluß niemals den Kraftfluß der in dem Spannungsprüfkreis liegenden Wicklung überwiegt.Appropriately, the dimensions of the relay are chosen so that between There is a large air gap in the armature and core at rest and the switching plate is tilted P takes place in such a position of the armature in which, as a result of the change in the air gap no significant increase in the number of lines of force has yet occurred. Through suitable Choice of the air gap and the counterforces of the contact springs acting on the armature KF or the springs F or the weight of the ball K or the mercury filling it can be achieved that the contact transfer is always constant, specific Tension values takes place that are only slightly above or -w. are below the voltage values, in which the charge is switched off or on. target. By choosing the resistance W, which is connected upstream of the excitation winding of the relay when the charge is switched off the voltage range between switching on and switching off the Charge can be reduced significantly. With the described design it is For example, it is possible to switch on the charge with a 24-volt battery 23 volts and the turn-off of the charge at 27 volts. the The embodiment of the relay shown in Fig. 3 is particularly suitable for through the mercury filling the contacts on the high-voltage side of the rectifier circuit to operate immediately. For this purpose, the plate P with two adjacent Oueck silver interrupter provided. If you wish, the charge is carried out when the current is drawn turn on from the battery, then the relay C is expedient with a differential winding provided, which are arranged in an incentive circuit closed by the consumer will. If the relay C is just so excited at the moment of current consumption that it has interrupted the charge, then causes the differential winding to be excited such a reduction in the power flow that the relay comes to waste and the Charge switches on for the duration of the current draw. Is relay C right now the activation of the consumer, however, so excited that it is still charged, then the excitation of the differential winding does not yet cause the relay to respond, as this Winding is dimensioned so that the power flow generated by it never the power flow the winding lying in the voltage test circuit predominates.

Zur Regelung des Ansprechspannungswertes des Relais C kann in dem Spannungsprüfstromkreis der Wicklung des Relais auch ein veränderbarer Widerstand vorgeschaltet werden, der unmittelbar nach Spannungswerten geeicht werden kann.To regulate the response voltage value of the relay C can be in the Voltage test circuit of the winding of the relay also has a variable resistor upstream, which can be calibrated immediately according to voltage values.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit arrangement for limiting the charge and discharging batteries as a function of the battery voltage by a voltage-sensitive relay that switches the charging circuit on and off, on its armature after a slight, gradual one regulated by a counter spring 'Pull-in or fall-off movement of a running weight suddenly from a limit position into the others slides over or rolls and through this change of position the anchor in the final tightening or dropping position overturned.

2. Circuit arrangement according to claim i, characterized by a voltage-dependent relay, the armature of which can be tilted with a stored mercury interrupter is connected, the mercury filling after the slight pull-in or pull-out movement of the armature from one extreme to the other Position is transferred and the power circuit of the charging device is switched on or off. turns off.

3. Circuit arrangement according to claim i and 2, characterized in that that a relay provided in the charging circuit is the excitation circuit of the voltage-dependent Relay a resistor when the high-voltage circuit of the charging device is interrupted upstream.