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Ladevorrichtung für elektrochemische Batterien
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für elektrochemische Batterien, welche ein selbständiges
Abschalten des Ladestromes bei Erreichen einer vorbestimmten Spannung in der Batterie ermöglicht, bei der die Ladestromquelle mit der Batterie über einen abschaltbaren Stromkreis verbunden ist und die Unter- brechermittel von einer dem Ladestromkreis parallelgeschalteten Zenerdiode gesteuert werden.
Es ist bekannt, dass eine Lagerbatterie dann als vollständig geladen angesehen wird, wenn ihre
Spannung beim Laden einen Punkt erreicht, bei welchem Gasentwicklung an den Elektroden erfolgt. In entsprechender Weise werden auch die Mittel zur vollständigen Abschaltung des Ladestromes am Ende der Ladung von der Batteriespannung gesteuert, wenn auch andere Steuermittel teilweise in Gebrauch waren.
In den Fällen, wo eine Spannungssteuerung erfolgt, bestehen die Mittel zum Abschalten der Batterie vom Ladestrom gewöhnlich aus einem Hauptschalter oder Kontaktgeber, der von einem Spannungsrelais beaufschlagt wird, dessen Magnetspule an die Batteriepole angeschlossen ist. Der Hauptschalter ist in den Ladestromkreis in Serie eingeschaltet. Wenn die Batteriespannung einen vorbestimmten Wert erreicht hat, ist das Spannungsrelais derart erregt, dass es den Kontaktgeber veranlasst, den Stromkreis zu unterbrechen, so dass die Batterie vom Ladestromkreis getrennt wird.
Das vorstehend beschriebene System weist jedoch zahlreiche Nachteile auf, beispielsweise eine mangelnde Genauigkeit bezüglich der Spannung, bei welcher die Unterbrechung stattfinden soll. Darüberhinaus erweisen sich die Grösse der Einrichtung, ihr grosses Gewicht und ihre erheblichen Kosten ebenfalls als sehr nachteilig.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, welche wesentlich genauer arbeitet, ein geringes Gewicht hat, kompakter ist und eine wirtschaftlichere Steuerung zur automatischen Abschaltung der Batterie von einem Ladestrom ermöglicht. Darüberhinaus soll die Vorrichtung betriebssicher und dauerhafter ausgestaltet sein, indem wenigstens teilweise bewegliche Mittel, wie sie bisher üblicherweise Verwendung gefunden haben, ausgelassen werden. Bei andern bekannten Vorrichtungen wird eine intermittierende Steuerung des Ladestromswährend des Ladevorganges vorgenommen.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin, dass erst bei Erreichen der vorbestimmten Ladespannung die Zenerdiode stromleitend ist und durch einen einzigen Steuervorgang der Ladestromkreis abschaltbar ist. Dadurch wird der Ladestrom definitiv abgeschaltet und das Ende der Ladung ist erreicht.
Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, u. zw. zeigt : Fig. 1 das Schaltschema für ein erstes Ausführungsbeispiel und Fig. 2 das Schaltschema für ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine Batterie 1 dargestellt, welche mit einer Ladestromquelle 2 über einen elektrischen Stromkreis verbunden ist, welcher in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
Wie dem Schaltschema zu entnehmen ist, ist der Batterie 1 die Reihenschaltung einer Zenerdiode 3, eines Regelwiderstandes 4 und einer Relaisspule 5 parallelgeschaltet. Die Kontaktzunge 6 des Relais ist mit der negativen Stromleitung verbunden. Wenn sich die Kontaktzunge in ihrer geschlossenen Stellung befindet, ist der negative Pol der Ladestromquelle unmittelbar mit dem negativen Pol der Batterie 1 verbunden, und der Ladestromkreis ist damit geschlossen. Sobald jedoch die Kontaktzunge 6 in ihrer ge-
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öffneten Stellung ist, ist die Batterie abgeschaltet und an deren Stelle eine Kontrollampe 7 eingeschaltet, welcne das Ende des Ladevorganges anzeigt.
Die Charakteristik der erfindungsgemäss vorgesehenen Zenerdiode 3 ist derart, dass sie den Strom leitet, sobald die Batteriespannung ihren höchsten Ladepunkt erreicht hat.
Während des Ladevorganges bleibt die Zenerdiode 3 nichtleitend, bis der volle Ladezustand erreicht ist, und die Kontaktzunge 6 verbleibt in der Schliessstellung. Sobald der volle Ladezustand jedoch er- reicht ist, wird die Zenerdiode 3 in umgekehrter Richtung leitend. Dadurch fliesst ein Strom durch die
Relaisspule 5 und die Kontaktzunge 6 wird in die geöffnete Stellung gezogen, wodurch die Batterie vom
Ladestromkreis abgeschaltet wird. Die Wirkung des Regelwiderstandes 4 besteht darin, den Strom in dem
Diodenzweig auf einen solchen Wert zu begrenzen, wie er den Schaltmittel entspricht.
Fig. 2 stellt eine Transistorausführung der Erfindung dar. Mit dieser Ausführung sollen alle beweglichen
Teile in der Einrichtung entfallen. Wie dem Schaltschema zu entnehmen ist, ist die Ladebatterie 1 über einen Transistor 8 mit derLadestromquelIe 2 verbunden. Der Emitter 9 des Transistors 8 ist an den positiven
Teil der Stromquelle und seinKollektor 10 an den positiven Batteriepol angeschlossen, so dass der sich aus
Emitter und Kollektor ergebende Widerstand in Serie im Ladestromkreis liegt. Die Basis 11 des Transistors
8 ist mit dem Kollektor 14 eines zweiten Transistors 12 verbunden. Der Kollektor 14 des zweiten
Transistors 12 ist zusätzlich zu der Verbindung mit der Basis 11 vom Transistor 8 mit dem einen Ende eines Widerstandes 18 verbunden, dessen anderes Ende an den positiven Batteriepol angeschlossen ist.
Der
Emitter 13 des Transistors 12 ist unmittelbar an die positive Stromquelle angeschlossen. Dagegen ist die
Basis 15 des Transistors 12 an einer Stelle angeschlossen, die zwischen einer Zenerdiode 17 und einem
Widerstand 16 liegt. Die Zenerdiode 17 und der Widerstand 16 verbinden in Reihe den positiven Pol der
Stromquelle mit dem verstellbaren Teil des Potentiometers 19, welcher der Batterie 1 parallelgeschaltet ist.
Der Fig. 2 ist zu entnehmen, dass die Zenerdiode 17 in umgekehrter Richtung angeordnet ist. Ihre
Charakteristik ist derart bestimmt, dass eine Umkehrung erfolgt, wenn der Spannungsunterschied zwischen dem positiven Pol und dem Spannungspunkt des Potentiometers 14 einen vorbestimmten Wert erreicht.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltsysteme ist folgende : Wenn die Lagerbatterie an die Stromquelle 2 angeschlossen ist (vgl. Fig. 2), wird an der Zenerdiode 17 eine Spannungsdifferenz in Erscheinung treten. Die Grösse dieser Spannungsdifferenz ist abhängig von der Stellung des Greifers vom
Potentiometer 19. Um ein genaues Arbeiten zu ermöglichen, wird der Greifer so eingestellt, dass ein Spannungsunterschied entsteht, der etwas unterhalb der Abfallspannung der Diode 17 liegt ; der genaue
Grund dafür soll weiter ausgeführt werden.
Wenn die Batterie an den Ladestrom angeschlossen ist, wird ebenfalls zwischen der positiven Stromquelle und dem positiven Batteriepol eine Spannungsdifferenz in Erscheinung treten, wobei der Transistor
8 so beeinflusst wird, dass er stromleitend ist. Hiedurch wird ein Stromfluss durch ihn stattfinden, so dass die Batterie 1 geladen wird. Der Fig. 2 ist ferner zu entnehmen, dass der Transistor 12 im Gegensatz zum Transistor 8 infolge der Ladespannung nicht leitend bleibt ; er wird in diesem nichtleitenden Zustand so lange bleiben, bis die Zenerdiode 17 leitend wird. Erfindungsgemäss sollen nun die in den Stromkreis eingeschalteten Schaltelemente und die Spannungslage des Greifers am Potentiometer 19 so eingerichtet sein, dass die Zenerdiode 17 erst dann leitend wird, wenn die Batteriespannung ihren vollen Ladewert erhalten hat.
Wenn der volle Ladezustand erreicht ist und die Zenerdiode leitend wird, fliesst Strom durch den Widerstand 16, welcher den Transistor 12 leitend macht. Hiedurch wird ein Spannungsabfall am Widerstand 18 ausgelöst, welcher den Basisstrom des Transistors 8 unterbricht und dabei die Batterie vom Ladestrom abschaltet.
Die neue vorstehend beschriebene Vorrichtung kann ohne grosse Änderung d er vorhandenen Einrichtungen und ohne wesentliche Herstellungskosten Verwendung finden. Die Erfindung bleibt jedoch nicht auf die beiden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen durchführbar, ohne dass der Rahmen der Erfindung überschritten wird.
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