DE1040658B

DE1040658B - Battery charger

Info

Publication number: DE1040658B
Application number: DEG11020A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Giesenhagen; Dr Walter Schilling
Original assignee: Giesenhagen K G
Current assignee: Giesenhagen K G
Priority date: 1953-02-21
Filing date: 1953-02-21
Publication date: 1958-10-09

Description

Batterieladegerät Die Erfindung bezieht sich auf ein vorzugsweise für Bleiakkumulatoren bestimmtes Batterieladegerät.Battery charger The invention relates to a preferably Battery charger designed for lead-acid batteries.

Für die Lebensdauer der Batterie ist von Bedeutung, die Ladespannung bei der Aufladung nach oben auf einen Höchstwert von z_. B. 2,4V je Zelle zu begrenzen. Dabei vermeidet man einerseits das schädliche Gasen der Batterie, andererseits geht die Rufladung bei dieser Ladespannung genügend schnell vor sich. Nach erfolgter Rufladung genügt zur Erhaltung des Ladezustandes eine geringere Spannung von z. B. 2.18 V je Zelle, während die dauernde Aufrechterhaltung der höheren Spannung vor. 2,-1 V je Zelle zur Vberladung und Schädigung der Batterie führen würde. Das Batterieladungsgerät soll dementsprechend den Ladungszustand der Batterie überwachen und die Ladespannung selbsttätig auf den jeweiligen Sollwert einstellen.The charging voltage is important for the service life of the battery when charging up to a maximum value of z_. B. to limit 2.4V per cell. On the one hand you avoid the harmful gases from the battery, on the other hand you can do this the call charge ahead of you sufficiently quickly at this charge voltage. After Call charge is sufficient to maintain the state of charge a lower voltage of z. B. 2.18 V per cell, while the constant maintenance of the higher voltage before. 2, -1 V per cell would lead to overcharging and damage to the battery. That The battery charger should monitor the state of charge of the battery accordingly and automatically adjust the charging voltage to the respective setpoint.

Eb ist ein zur Batterieladung dienender magnetisch geregelter Gleichrichter bekannt, bei dein der den Gleichrichter speisende Transformator über zwei Regeldrosseln an der Netzspannung liegt, von denen die eine im wesentlichen durch den Ladestrom, die andere im wesentlichen durch die Ladespannung gesteuert wird. Durch geeignete Dimensionierung kann inan so bestimmte Ladekennlinien ausregeln. Jedoch läßt sich mit dieser Vorrichtung nicht erreichen, daß die Ladespannung über einen größeren Bereich des Ladestromes konstant bleibt, da die Arbeitswicklungen der beiden Drosseln in dem von der Netzspannung gespeisten Primärkreis des Transformators in Reihe liegen und demgemäß nicht unabhängig voneinander sind.Eb is a magnetically regulated rectifier used to charge the battery known, where the transformer feeding the rectifier has two regulating chokes is due to the mains voltage, one of which is mainly due to the charging current, the other is essentially controlled by the charging voltage. Through suitable In this way, dimensioning can regulate certain charging characteristics. However, can with this device not achieve that the charging voltage over a larger The range of the charging current remains constant because the working windings of the two chokes are in series in the primary circuit of the transformer, which is fed by the mains voltage and accordingly are not independent of one another.

Demgegenüber wird durch die Erfindung ein Batterieladegerät geschaffen, welches die Aufladespannung unabhängig von Schwankungen des Ladestromes auf einem im wesentlichen konstanten Höchstwert (z. B. 2,4 V je Zelle) selbsttätig hält.In contrast, a battery charger is created by the invention, which the charging voltage independent of fluctuations in the charging current on a holds a substantially constant maximum value (e.g. 2.4 V per cell) automatically.

Zu diesem Zweck wird ein Batterieladegerät mit einer sowohl vom Istwert als auch vom Sollwert der Batteriespannung gesteuerten Regeldrossel und einer von einem konstanten Vorstrom und dem Ladestrom gesteuerten Drossel, welche den Sollwert der Regeldrossel so beeinflußt, daß die Ladespannung beim hohen Ladestrom auf einen hohen Spannungswert (Aufladespannung) und bei geringem Ladestrom auf einen geringeren Spannungswert (Erhaltungsspannung) geregelt wird, gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß die vom Ladestrom gesteuerte Drossel als ein von dem spannungsgesteuerten Transduktor unabhängiger Transduktor ausgebildet ist, so <laß die Aufladespannung unabhängig von der Größe des Ladestromes konstant gehalten wird.For this purpose, a battery charger is used with both of the actual value as well as a regulating throttle controlled by the setpoint of the battery voltage and one of a constant bias current and the charging current controlled throttle, which the setpoint the regulating throttle influences so that the charging voltage at a high charging current to a high voltage value (charging voltage) and with a low charging current to a lower one Voltage value (maintenance voltage) is regulated according to the invention in the manner designed that the throttle controlled by the charging current as one of the voltage-controlled Transductor independent transductor is formed, so <leave the charging voltage is kept constant regardless of the size of the charging current.

Zweckmäßig wird dabei die Anordnung so getroffen, daß der vom Ladestrom gesteuerte Transduktor im Gebiet überhöhter Rückkopplung arbeitet, so daß der die Schließung bewirkende Steuerstrom erheblich kleiner ist als der die Öffnung bewirkende Steuerstrom.The arrangement is expediently made so that the charging current controlled transducer works in the area of excessive feedback, so that the The control current causing the closure is considerably smaller than the control current causing the opening Control current.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.An embodiment of the invention is explained with reference to the drawing.

Nach Bild 1 ist HTU ein Transduktor, der direkt oder über einen Vorstufentransduktor gesteuert werden kann. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird in der folgenden Beschreibung eine direkte Steuerung zugrunde gelegt. Der Arbeitsteil des Transduktors ist schematisch angedeutet, und zwar nach der Grundschaltung mit Sättigungswinkelsteuerung, wie sie beispielsweise beschrieben ist in VDE-Fachberichte, 1951, Fachbericht »Transduktoren« von W. Schilling, S. 143 bis 147. Der Arbeitskreis des Transduktors führt über einen Gleichrichter G1 an die Klemmen der zu überwachenden Batterie B, welcher ein Widerstand NR vorgeschaltet ist, und gegebenenfalls zu den Klemmen für den Anschluß eines Verbrauchers. Ferner ist der Transduktor HTL" mit drei Steuerwicklungen S1, S2, S;, ausgestattet, von denen die Wicklung S1 aus den Klemmen 3, 4 eines aus dem Wechselstromnetz gespeisten Regelgerätes SK beliebiger Art einen konstanten Gleichstrom 1k im Öffnungssinne erhält.According to Figure 1, HTU is a transducer that can be controlled directly or via a pre-stage transducer. In order to simplify the explanation, a direct control is used as a basis in the following description. The working part of the transducer is indicated schematically, namely after the basic circuit with saturation angle control, as described for example in VDE-Fachberichte, 1951, Fachbericht »Transduktor« by W. Schilling, p. 143 to 147 Rectifier G1 to the terminals of the battery to be monitored B, which is preceded by a resistor NR, and optionally to the terminals for connecting a consumer. Furthermore, the transducer HTL ″ is equipped with three control windings S1, S2, S ;, of which the winding S1 receives a constant direct current 1k in the opening direction from the terminals 3, 4 of any type of control device SK fed from the alternating current network.

Die Wicklung S3 erhält im Gegensinne einen Gleichstrom 1u, welcher von der jeweiligen Batterieklemmenspannung abhängt und durch einen RegelwiderstandSR so eingestellt wird, daß derTransduktorHTU gesperrt wird, wenn die Batteriespannung ihren Sollwert erreicht.The winding S3 receives a direct current 1u in the opposite sense, which depends on the respective battery terminal voltage and by a variable resistor SR is set so that the transducer HTU is blocked when the battery voltage has reached its setpoint.

Dieser Sollwert wird durch die weitere Wicklung SZ beeinflußt, die aus dem Arbeitskreis des Trausduktors STU über den Gleichrichter G2 gespeist -,wird. Dieser Transduktor STU ist in seinem Arbeitsl:reis ähnlich wie der Transduktor HTL' nach der Grundschaltung mit Sättigungswinkelstetterung ausgebildet und mit zwei Steuerwicklungen S4, S', ausestattet. von denen die erste aus den Klemmen 5, 6 des Gerätes SK mit einem konstanten Gleichstrom l,, iia Schließungssinne gespeist wird. Die Steuerwicklung .S,5 wird im entgegengesetzten Sinne mit einem t @leiclistrom 1, von den Klemmen 7. 8 des Von dem Lackstrom der Batterie durchflossenen Widerstanele> _\"R gespeist. Dabei ist durch entsprechende Einstellung einer Rückkopplung des Transduktors STl' seine Arbeitscharakteristik etwa nach der Darstellung in Bild 2 gestaltet, welches den Arbeitswechselstri@nt I,t in Abhängigkeit von dem Steuerstrom zeigt. Wie ersichtlich, wird der Transduktor STU durch den konstanten Forstrom I" gesperrt. Sobald jedoch der in der Wicklung.S, fließende, dem Batterieladestrom entsprechende Steuerstrom IS den Wert IS" erreicht, wird der Transduktor geöffnet und dadurch über den Gleichrichter G, in die Wicklung S2 des Transduktors HTL- ein Strom I" geschickt, welcher den in der Wicklung S1 fließenden konstanten Forstrom 1k unterstützt. Daraufhin wird der Transduktor HTL' durch den in der Wicklung S3 fließenden Strom I" erst dann gesperrt. wenn die Klemmenspannung der Batterie B den für die Aufladespattnung vorgesehenen oberen Wert (z. B. 2,4 V je Zelle) erreicht. Wenn dann mit fortschreitender Aufladung der Ladestrom zurückgeht, so wird auch der in der Wicklung .S5 fließende Steuerstrom abnehmen, und es wird hei dem Strom 1S6, der wesentlich kleiner ist als IS", der Transduktor .ST(' wieder gesperrt. Dadurch wird der in der \Vicklung S , fließende Strom IQ verschwinden und soinit der Transduktor HTL' schon bei einer geringeren Batteriespannung (z. B. 2,18 V je Zelle) gesperrt.This nominal value is influenced by the further winding SZ, which is fed from the working circuit of the Trausductor STU via the rectifier G2. This transductor STU is similar to the transductor HTL 'according to the basic circuit with saturation angle adjustment and equipped with two control windings S4, S'. of which the first is fed from terminals 5, 6 of the device SK with a constant direct current 1, iia closing sense. The control winding .S, 5 is fed in the opposite sense with a t @leiclistrom 1, from the terminals 7. 8 of the resistor> _ \ "R through which the lacquer current from the battery flows. A feedback of the transductor STl 'is thereby achieved through appropriate adjustment The working characteristic is designed as shown in Figure 2, which shows the alternating working current I, t as a function of the control current. As can be seen, the transductor STU is blocked by the constant forcing current I ". However, as soon as the control current IS flowing in the winding.S, corresponding to the battery charging current, reaches the value IS ", the transducer is opened and a current I" is sent via the rectifier G into the winding S2 of the transductor HTL-, which the in the winding S1 supports the constant forcing current 1k flowing. Then the transducer HTL 'is only blocked by the current I "flowing in the winding S3. When the terminal voltage of the battery B reaches the upper value provided for the charging voltage (e.g. 2.4 V per cell) As the charging current decreases, the control current flowing in the winding .S5 will also decrease, and the transductor .ST ('will be blocked again as the current IS6, which is significantly smaller than IS ". Vicklung S , flowing current IQ disappear and the transductor HTL 'is blocked even at a lower battery voltage (e.g. 2.18 V per cell).

Durch die beschriebene Anordnung wird somit erreicht, daß die Batterie mit einer hohen Aufladespannung geladen wird, wenn nach erfolgter Entladung der Ladestrom hei der Wiederaufladung verhältnismäßig hoch ist. und daß nach erfolgter Aufladung der niedrigere Wert der Erhaltungsspannung (z. 13. 2.18 V je Zelle) aufrechterhalten bleibt. Im übrigen ist zu erwähnen, daß der stromgesteuerte Transduktor STU auf den spannungsgesteuerten Transduktor HTU auch in anderer Weise einwirken kann. Man kann z. B. die Steuerwicklung SZ auf drit, Transduktor HTL." weglassen und Matt dessen in -Ieii die Batterie B mit der Steuerwicklung .S3 @-erliii!@ roden Stromkreis einen Widerstand einschalten. ;in dessen Klemmen der den Strom I" abgebende @u@gaugskreis des Traitsdulztors ST(" mit solcher Polarität angeschlossen wird, daß an diesem \\'iderstand ein der Batteriespannung entgegenwirkender Spannungsabfall erzeugt wird. um die Batteriespannung, «-elche die Schließung des Transduktors HTL' bewirkt, atii den gewünschten Wert (z. B. 2.4 V je Zelle) zu erhöhen.The arrangement described thus ensures that the battery is charged with a high charging voltage if the Charging current when recharging is relatively high. and that after Maintain the lower value of the float voltage (e.g. 13.218 V per cell) when charging remain. It should also be mentioned that the current-controlled transducer STU the voltage-controlled transducer HTU can also act in other ways. Man can e.g. B. the control winding SZ on third, transductor HTL. "And Matt whose in -Ieii the battery B with the control winding .S3 @ -erliii! @ clearing circuit turn on a resistor. ; in its terminals the @ u @ gaugskreis emitting the current I " of the Traitsdulztors ST ("is connected with such polarity that at this \\ 'resistance creates a voltage drop that counteracts the battery voltage will. to the battery voltage, "which causes the closure of the transductor HTL", atii to increase the desired value (e.g. 2.4 V per cell).

Claims

PATE: \ T`.`; SYEt'c '£ tI': 1. Battery charger with a regulating throttle controlled by both the actual value and the setpoint of the battery voltage and a throttle controlled by a constant forcing current and the charging current, «- which is the setpoint of the The control throttle is influenced in such a way that the charging voltage is regulated to a high voltage value (charging voltage) when the charging current is high and to a lower voltage value (maintenance voltage) when the charging current is low. characterized. that the throttle controlled by the charging current is designed as a transducer (ST L ' ) independent of the voltage-controlled transductor (HT U), so that the charging voltage is kept constant regardless of the magnitude of the charging current.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the transductor (.ST L ") controlled by the charging current works in the area of excessive feedback, so that the control current causing the closing is considerably smaller than the control current causing the opening. German Patent Nos. 860 084, 672 011: USA.-Patent No. 2,431,312.