DE962995C

DE962995C - Device for controlling the charging process of a battery

Info

Publication number: DE962995C
Application number: DEST7635A
Authority: DE
Inventors: Alfred Henry Chilton; Wilfrid Schofield
Original assignee: Stone J and Co Ltd
Current assignee: Stone J and Co Ltd
Priority date: 1953-01-15
Filing date: 1954-01-15
Publication date: 1957-05-02
Also published as: GB737008A; JPS303118B1; ES213148A1; FR1095074A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Ladevorganges eines Sekundärelements oder einer aus derartigen Elementen bestehenden Batterie. Die Erfindung behandelt besonders die Steuerung der Ladung bei Annäherung an ihren Endzustand, während der vorangehende Teil des Ladevorganges von irgendeiner Konstantstrom- oder kompoundierten Strom-Spannungs-Anordnung gesteuert wird.The invention relates to a device for controlling the charging process of a secondary element or a battery composed of such elements. The invention specifically addresses the control of the charge as it approaches its final state, during the previous one Part of the charging process of any constant current or compounded current-voltage arrangement is controlled.

Es ist bekannt, den letzten Teil des Ladeprozesses, oder den gesamten Prozeß als -solchen .durch die Spannung zu steuern; sofern aber eine Batterie weitgehenden Änderungen der Temperatur des Elektrolyts und der umgebenden Luft ausgesetzt sein kann, ist eine Steuerung mittels der Spannung allein nicht ausreichend. Bei höheren Temperaturen ist die für die Ladung erforderliche Spannung geringer und bei niedrigen Temperaturen größer, als die. Durchschnittsverhältnisse für die der Spannungsregler eingestellt ist. Ein Ausgleich des Temperatureinflusses kann entsprechend der Eigenart des vorliegenden technischen Gegenstandes lediglich angenähert erreicht werden, da der Spannungstemperaturbeiwert einer Zelle vom Ladezustand abhängt, und es kann ein sicherer Nachladungszustand beträchtlich überschritten werden, wenn nicht der Ladestrom so gering eingestellt ist, daß die Ladezeit unzulässig ver-It is known to do the last part of the loading process, or the entire process as such control the tension; but provided a battery has extensive changes in temperature of the electrolyte and the surrounding air is a control by means of the Tension alone is not enough. At higher temperatures is the one required for charging Voltage lower and higher than that at low temperatures. Average ratios for the the voltage regulator is set. A compensation of the temperature influence can according to the Character of the present technical subject can only be approximated because the voltage temperature coefficient of a cell depends on the state of charge, and it can be a safer one The state of charge can be exceeded considerably if the charging current is not set so low is that the loading time is impermissibly

längert wird. Die Schwierigkeit wird noch beträchtlich durch die Tatsache erhöht, daß es im allgemeinen unmöglich ist, den Regler oder auch das der Temperaturkompensation dienende Element innerhalb oder in der Nähe der Batteriemassen unterzubringen.is lengthened. The difficulty is increased considerably by the fact that im is generally impossible to use the controller or the temperature compensation element within or near the battery mass.

Beim Ladebeginn wird eine Batterie naturgemäß die gesamte zugeführte elektrische Energie aufnehmen und diese zur chemischen Änderung des ίο aktiven Materials verwenden bzw. in Wärme umsetzen. Der Energieteil, welcher zur Dissoziierung des im Elektrolyt enthaltenen Wassers in Gas auf elektrolytischem Wege verbraucht wird, ist anfänglich sehr gering bzw. gleich Null, wächst aber mit dem Fortschreiten des Ladeprozesses an. Vorausgesetzt, daß eine Temperatur nicht erreicht wird, bei welcher schädliche Reaktionen wie die Auflösung von Antimon aus den Platten gewisser Bleisäurezellen oder der Zusammenbruch höherer Oxyde von Nickel in einer Nickel-Alkali-Zelle eintreten, kann die Batterie mit einer hohen Stromstärke, d. h. innerhalb einer kurzen Zeit bis zur Erreichung eines solchen Zustandes geladen wer-, den, bei welchem der zur Dissoziierung des Wassers verbrauchte Teil der zugeführten Energie rasch anwächst. Dieser Zustand wird allgemein als »Gasungspunkt« bezeichnet, dessen Eintritt von der Temperatur des Elektrolyts und von der Ladestrommenge abhängt. Bei heftiger Gasentwicklung werden die Platten durch Austreibung des aktiven Materials mechanisch beschädigt. Dieser Schaden kann, sobald die Gasentwicklung ein gewisses Maß überschreitet, nur durch eine Einschränkung der Ladestrommenge oder ein Anhalten des Ladeprozesses verhindert werden. Sobald die Ladung mit der vollen Strommenge über den »Gasungspunkt« hinaus fortgesetzt wird, nimmt die Gasentwicklung sehr rasch zu. Daher kann ein ganz kleiner Fehler bezüglich des Zeitpunktes, bei welchem die Ladung eingeschränkt oder angehalten wird, einen ernstlichen Schaden zur Folge haben. Wie oben ausgeführt wurde, ist es nicht möglich, eine genügend genaue Steuerung unter Bezugnahme auf Spannung und Temperatur zu erhalten. Die Erfindung will Einrichtungen schaffen, mit denen eine hinreichend genaue Steuerung sichergestellt ist.When charging begins, a battery naturally uses all of the electrical energy supplied and use them to chemically change the ίο active material or convert it into heat. The energy part, which is used to dissociate the water contained in the electrolyte into gas Is consumed electrolytically, is initially very low or equal to zero, but grows as the charging process progresses. Provided that a temperature does not reach becomes, in which harmful reactions like the dissolution of antimony from the plates certain Lead-acid cells or the breakdown of higher oxides of nickel in a nickel-alkali cell, can the battery with a high amperage, i. H. within a short time to Achievement of such a state are charged, in which the dissociation of the water consumed part of the supplied energy increases rapidly. This condition becomes general referred to as the "gassing point" whose entry depends on the temperature of the electrolyte and on the Depends on the amount of charging current. In the event of vigorous gas development, the plates are driven out of the active material mechanically damaged. This damage can as soon as the gas is generated exceeds a certain level only by restricting the amount of charging current or stopping it the loading process can be prevented. As soon as the charge is over with the full amount of electricity If the "gassing point" is continued, the gas evolution increases very rapidly. Therefore can be a very small error regarding the point in time at which the charge is restricted or stopped, will result in serious harm. As stated above, is it is not possible to have a sufficiently precise control with reference to voltage and temperature to obtain. The invention aims to create devices with which a sufficiently accurate Control is ensured.

Nach der Erfindung ist bei einem Batterieladegerät mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Ladevorganges mit einer auf die elektrolytische Gasentwicklung in der Batterie ansprechenden und den Ladestrom bei Erreichung einer vorbestimmten Gasentwicklung vermindernden druckempfindlichen Anordnung die Einrichtung so getroffen, daß die druckempfindliche Anordnung auf eine Vorsteuervorrichtung wirkt, welche die Funktion eines elektromagnetischen Reglers, ■ eines Ladereglers oder eines Überladebegrenzers beeinflußt bzw. steuert, und welche die Regelung eines geregelten oder eigengeregelten Ladegenerators im Sinne einer Verminderung des Ladestromes bei Erreichung eines vorbestimmten Gasungsgrades beeinflussen kann. Hierzu können die Zelle oder eine oder mehrere Zellen der Batterie gasdicht abgeschlossen werden, so daß durch das entwickelte Gas im Gehäuse der Zelle oder Zellen ein Überdruck erzeugt wird. Die druckempfindliche Anordnung kann eine Druckkammer mit einer einstellbaren Sickeröffnung enthalten, oder aber eine vollständig dichte Druckkammer, in welcher der Überdruck nur durch Betätigung einer Rückstelleinrichtung beseitigt werden kann.According to the invention is in a battery charger with a device for controlling the Charging process with a responsive to the electrolytic gas development in the battery and pressure-sensitive, which reduce the charging current when a predetermined gas evolution is reached Arrangement made the device so that the pressure-sensitive arrangement on a The pilot control device acts, which has the function of an electromagnetic controller, ■ a charge controller or an overload limiter influences or controls, and which the regulation of a regulated or self-regulated charging generator in the sense of reducing the charging current Achievement of a predetermined degree of gassing can affect. To do this, the cell or one or more cells of the battery are sealed gas-tight, so that developed by the Gas in the housing of the cell or cells an overpressure is generated. The pressure sensitive arrangement can contain a pressure chamber with an adjustable drainage opening, or one completely sealed pressure chamber, in which the overpressure can only be achieved by actuating a reset device can be eliminated.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den einzelnen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hieraus sind weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale zu entnehmen. Es zeigt
Fig. ι einen Grundriß,Various embodiments of the invention are described in the individual exemplary embodiments with reference to the drawings. Further advantageous features of the invention can be derived from this. It shows
Fig. Ι a plan,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform des druckempfindlichen Gerätes im größeren Maßstab, wobei gleichzeitig eine Vorsteuersäule, welche von dem genannten Gerät beeinflußt wird, mit eingezeichnet ist,Fig. 2 is a section through an embodiment of the pressure sensitive device on a larger scale Scale, at the same time a pilot column, which is influenced by the device mentioned, is drawn in,

Fig. 3 und 4 abgewandelte Teile des gemäß Fig. ι und 2 gezeigten Gerätes im Schnitt, Fig. 5 ein Schaltschema,Fig. 3 and 4 modified parts of the device shown in Fig. Ι and 2 in section, Fig. 5 is a circuit diagram,

Fig. 6 und 7 den Ladevorgang erläuternde Schaubilder,6 and 7 diagrams explaining the charging process,

Fig. 8 und 9 Schaltschemen.8 and 9 circuit diagrams.

Dem in Fig. 1 und 2 gezeichneten druckempfindliehen Gerät wird von einer oder mehreren abgedichteten Zellen einer Batterie über einen Einlaß 1 der Gasdruck in die Druckkammer 2 zugeführt, welche ihrerseits an der einen Seite durch eine Gummimembran 3 begrenzt ist. Die Kammer 2 besitzt in der Grundplatte 5 eine geeichte Sickeröffnung 4, so daß der Druck in dieser Kammer ein Maß für den Grad der in der Batterie stattfindenden Gasentwicklung ist. Im praktischen Betrieb kann auch ein Sicherheitsventil vorgesehen sein, welches die Anordnung gegen die Auswirkungen eines anormal hohen Druckes schützt. Die Membran 3 ist mittels des Klemmringes 6 an der Grundplatte 5 befestigt und in der Mitte zwischen den zwei Platten 7 eingeklemmt. Die Membran wird durch die Druckfedern 8 belastet, welche sich gegen Querstücke 9 legen. Diese Querstücke sind verstellbar an den mit Schraubgewinden versehenen Bolzen 10 angebracht, so daß die Federbelastung entsprechend den jeweiligen Anforderungen eingestellt werden kann. Um den auf die Membran ausgeübten Druck auf eine Kohlensäule oder Relais- oder Schaltmittel zu übertragen — wie es später noch beschrieben wird — ist ein Knopf ι r in der Mitte der Platten 7 angebracht.The pressure-sensitive shown in FIGS. 1 and 2 Device is supplied by one or more sealed cells of a battery via inlet 1 the gas pressure is fed into the pressure chamber 2, which in turn on one side by a Rubber membrane 3 is limited. The chamber 2 has a calibrated drainage opening in the base plate 5 4, so that the pressure in this chamber is a measure of the degree that is taking place in the battery Gas evolution is. A safety valve can also be provided in practical operation which protects the arrangement against the effects of abnormally high pressure. The membrane 3 is fastened by means of the clamping ring 6 to the base plate 5 and in the middle between the two plates 7 clamped. The membrane is loaded by the compression springs 8, which lie against cross pieces 9. These crosspieces are adjustable on the screw-threaded ones Bolt 10 attached so that the spring load according to the respective requirements can be adjusted. About the pressure exerted on the membrane on a column of carbon or relay or switching means - as it will be described later - is a Button ι r in the middle of the plates 7 attached.

Fig. 2 zeigt die Anordnung des Gerätes, um den Knopf 11 auf einen Stumpf 11' einwirken zu lassen, welcher mit dem beweglichen Widerlager 12 einer Kohlesäule 13 verbunden ist. Das Widerlager 12 ist mittels einer biegsamen Stütze 14 auf einer Grundplatte 15 befestigt, auf welcher das verstellbare Widerlager 16 fest angebracht ist. Anfänglich ist ein geringer Spielraum zwischen den Teilen 11, ri¹ vorhanden; aber bei Anstieg des Druckes in der Kammer 2 über einen vorher bestimmten Wert wird der Knopf 11 die Säule 13 zusammendrückenFIG. 2 shows the arrangement of the device in order to allow the button 11 to act on a stump 11 ′ which is connected to the movable abutment 12 of a coal column 13. The abutment 12 is fastened by means of a flexible support 14 on a base plate 15 on which the adjustable abutment 16 is firmly attached. Initially there is a small amount of play between the parts 11, ri ¹ ; but when the pressure in the chamber 2 rises above a predetermined value, the button 11 will compress the column 13

und damit deren elektrischen Widerstand verringern. and thus reduce their electrical resistance.

Ein derartiges druckempfindliches Gerät kann entweder bekannte Ausführungsformen empfindlicher Relais oder Schalterkontakte betätigen, wie z. B. Schnappschaltkontakte. Oder es können andere Formen eines druckempfindlichen Gerätes angewendet werden, wie z. B. eine Druckmeßdose, eine Wellrohreinrichtung od. dgl. mehr.Such a pressure sensitive device can either actuate known embodiments of sensitive relays or switch contacts, such as z. B. Snap switch contacts. Or other forms of pressure sensitive device can be used become, such as B. od a pressure cell, a corrugated pipe device. Like. More.

ίο An Stelle einer immer geöffneten Sickeröffnung4 kann eine ventilgesteuerte Öffnung, welche normalerweise geschlossen ist, Verwendung finden. Dies ist dann ganz besonders zweckmäßig, wenn ein Relais oder ein Schalter vorgesehen ist, wie es später noch beschrieben werden soll, das oder der den Ladevorgang unterbricht oder den Ladestrom auf einen sicheren Wert verringert, bis ein von Hand oder automatisch vorgenommener Rückstellvorgang vollzogen ist. Diese Rückstellung kann durch das Auslassen des angesammelten Druckes erfolgen.ίο Instead of an always open drainage opening 4 a valve-controlled opening which is normally closed can be used. This is particularly useful when a relay or switch is provided, as is the case will be described later that interrupts the charging process or the charging current reduced to a safe value until a manual or automatic reset operation is completed. This reset can be achieved by releasing the accumulated pressure take place.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung dieser Art, in der die Öffnung4¹ durch ein Kugelventil 17 geschlossen ist, welches von dem Kern eines Solenoides 19 betätigt wird. Das Ventil ist so lange geschlossen, wie das Solenoid von einem bestimmten elektrischen Strom durchflossen ist, und fällt beim Abschalten des Solenoides ab, wobei die genannte Wirkung der Rückstellung eintritt. Für den Fall, daß eine Batterie von einem Generator geladen wird, kann das Solenoid an die Generatorspannung gelegt sein, so daß immer dann, wenn de^ beispielsweise zu einer Zugbeleuchtungsanlage gehörende Generator keine Energie mehr erzeugt, die Rückstellung bewirkt wird. Es ist auch möglich, das Solenoid in Abhängigkeit von der Betätigung eines gebräuchlichen Einschalters einer derartigen Anlage mit Strom zu versehen. Das Ventil kann auch zum Ablassen eines Drucküberschusses geeignet sein und damit die zusätzliche Aufgabe eines Sicherheitsventils erfüllen. Der Strom des Solenoides ist hierbei derart bemessen, daß das Ventil 17 sich bei Erreichung eines vorher bestimmten Druckes öffnet.Fig. 3 shows an arrangement of this type, which is actuated by the core of a solenoid 19 in which the Öffnung4 ¹ is closed by a ball valve 17. The valve is closed as long as the solenoid has a certain electric current flowing through it, and it drops out when the solenoid is switched off, with the aforementioned effect of the reset occurring. In the event that a battery is charged by a generator, the solenoid can be connected to the generator voltage, so that whenever the generator, for example belonging to a train lighting system, no longer generates energy, the reset is effected. It is also possible to energize the solenoid as a function of the actuation of a common on / off switch of such a system. The valve can also be suitable for releasing excess pressure and thus perform the additional task of a safety valve. The flow of the solenoid is measured in such a way that the valve 17 opens when a predetermined pressure is reached.

Eine andere Ausführungsform des Sicherheitsventils besitzt eine Kugel 17, die von einer Feder 20 beaufschlagt ist, deren Belastung mittels einer Schraube 21 eingestellt wird (Fig. 4).Another embodiment of the safety valve has a ball 17 held by a spring 20 is applied, the load is adjusted by means of a screw 21 (Fig. 4).

Das druckempfindliche Gerät kann die Ladeanordnung auf verschiedene Weise steuern.The pressure sensitive device can control the charging assembly in a number of ways.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, wie sie in einer Reihe von Zugbeleuchtungsanlagen vorgesehen ist, bei welcher eine Batterie 22 durch einen Generator 23 geladen wird, der eine Nebenschlußerregerwicklung 24 besitzt, welche ihrerseits in Reihe mit der Säule 25 eines kompoundierten oder doppelt beaufschlagten elektromagnetischen Kohlesäulenreglers geschaltet ist. Der Regler besitzt eine Stromwicklung 26, welche vom Ladestrom durchflössen wird, und eine Spannungswicklung 27, welche in Reihe mit einem veränderlichen Widerstand an die Klemmen des Generators 23 gelegt ist. Der veränderliche Widerstand besteht aus einem einstellbaren Teil 28 und einem Teil 29A Zum letzteren ist die Kohlesäule 29 parallel geschaltet, die von einem Gerät (Fig. 2), das in bezug auf den Druck in der Batterie empfindlich ist, betätigt wird. In dieser Anordnung dient die Säule 29 als Vorsteuervorrichtung der Leistungszufuhr zur Spannungswicklung 27 des Hauptreglers.Fig. 5 shows an arrangement as it is provided in a number of train lighting systems, in which a battery 22 is charged by a generator 23 which has a shunt excitation winding 24 possesses, which in turn is in series with the column 25 of a compounded or double applied electromagnetic coal column regulator is switched. The controller has a Current winding 26, which is flowed through by the charging current, and a voltage winding 27, which is connected in series with a variable resistor to the terminals of the generator 23. Of the variable resistance consists of an adjustable part 28 and a part 29A to the latter is the coal column 29 connected in parallel, by a device (Fig. 2), which with respect to the Pressure in the battery is sensitive. In this arrangement the column 29 serves as a pilot control device the power supply to the voltage winding 27 of the main regulator.

Der durch diese Anordnung bewirkte Ladevorgang soll an Hand der Fig. 6 erläutert werden. In diesem Schaubild sind die Kurven 30¹, 30² typische Ladespannungskurven einer Ladung mit konstantem Strom bei niedriger bzw. hoher Batterietemperatur. Die Kurven sind über der Ladezeit aufgetragen. Die Kurve 31 stellt in typischer Weise den Grad der Gasentwicklung dar, 32 bezeichnet den oben schon erwähnten Gasungspunkt und 32¹ eine gewünschte, bestimmte Menge der Gasentwicklung. 33 stellt die freie Spannungseinstellung des Reglers 25 bis 27 dar. Die Vorsteuervorrichtung 29 ist äußerst empfindlich auf die Zunahme des Druckes, und zwar sobald die Gasentwicklung einen bestimmten Wert überschritten hat, so daß beim Zusammendrücken des Teiles 29 und der hieraus entstandenen Verringerung der wirksamen Drosselung des veränderlichen Widerstandes der Hauptregler 25 bis 27 schnell betätigt wird, um dessen Einstellung herunterzusetzen. Hiermit wird der Ladestrom auf einen sicheren Wert beschränkt. In diesem Fall, bei welchem das druckempfindliche Gerät auf einen Vorsteuerwiderstand einwirkt, wird dadurch die entwickelte Gasmenge im wesentlichen auf einem konstanten und sicheren Wert gehalten, und zwar von dem Augenblick an, bei welchem der genannte Vorsteuerwiderstand /^i arbeiten beginnt, bis zur Vollendung des Ladevorganges. The charging process brought about by this arrangement will be explained with reference to FIG. In this diagram, curves 30 ¹ , 30 ^{2 are} typical charging voltage curves for a charge with constant current at low and high battery temperatures, respectively. The curves are plotted against the loading time. Curve 31 typically represents the degree of gas evolution, 32 denotes the gassing point already mentioned above, and 32 ¹ a desired, specific amount of gas evolution. 33 represents the free voltage setting of the regulator 25 to 27. The pilot control device 29 is extremely sensitive to the increase in pressure as soon as the gas development has exceeded a certain value, so that when the part 29 is compressed and the resulting reduction in the effective throttling of the variable resistance, the main regulator 25 to 27 is operated quickly to decrease its setting. This limits the charging current to a safe value. In this case where the pressure sensitive device acts on a pilot resistance, characterized the evolution of gas is maintained substantially at a constant and safe value, from the moment at which said pilot resistance / ^ i starts to operate until the completion of the charging process.

Der Bereich der Steuerung, muß genügend groß sein, um beide Spannungen des Gasungspunktes der Batterie bei der kleinsten und höchsten Temperatur, welcher im Betrieb begegnet wird, zu umfassen. Das heißt, beim größten Wert des Vorsteuerwiderstandes im Stromkreis muß die freie Einstellung des Hauptreglers genügend hoch sein, um der Batterie die Erreichung ihres Gasungspunktes bei der niedrigsten vorkommenden Temperatur zu gestatten, bevor die Einstellung des Reglers verringert wird. Dagegen muß die niedrigere Einstellung des Reglers bei kleinstem Wert des Vorsteuerungswiderstandes im Stromkreis genügend niedrig sein, um die Gasentwicklung der Batterie bei der höchstmöglichen Temperatur zu steuern. ■The control range must be large enough to accommodate both voltages of the gassing point the battery at the lowest and highest temperature encountered in operation. That means, with the largest value of the pilot control resistance in the circuit, the free The main regulator should be set high enough for the battery to reach its gassing point at the lowest possible temperature before adjusting the controller is decreased. On the other hand, the lower setting of the controller must be used for the lowest value of the The pilot control resistance in the circuit must be low enough to prevent the gas from developing Control battery at the highest possible temperature. ■

Es ist ersichtlich, daß die von der druckempfindlichen Vorsteuervorrichtung hervorgerufenen Maßnahmen der sich einstellenden Spannungslinie des Hauptreglers eine ausgeprägte negative Neigung 36 von Beginn der Gasentwicklung an geben. Folglich 3.30 • ist trotz der Schnelligkeit, mit welcher die Gasentwicklung anwächst und sogar im Falle eines auftretenden Fehlers im Hauptregler, welcher die Spannungskennlinie zu hoch (33¹ in Fig. 7), oder zu niedrig, 33², ansetzt, jeder Fehler beim Einstellen des Zeitpunktes der Senkung der Regler-It can be seen that the measures brought about by the pressure-sensitive pilot control device give the voltage line of the main regulator a pronounced negative slope 36 from the start of gas evolution. Consequently, 3.30 • despite the rapidity with which the gas development increases and even in the event of an error occurring in the main regulator, which sets the voltage characteristic too high (33 ¹ in FIG. 7) or too low, 33 ² , every error occurs when setting the time of lowering the regulator

einstellung bezüglich des Ladezustandes der Batterie und der Gasentwicklung außerordentlich klein. Es ist ferner zu ersehen, daß ein Schutz gegen eine Unterladung bei hoher Batterietemperatur vorgesehen ist, da eine allein auf die Spannung empfindliche Anordnung den Ladevorgang auf einen sehr niedrigen Zustand der Nachladung beschränkt. Dies tritt nicht bei Verwendung einer druckempfindlichen Vorsteuervorrichtung ein, da der Regler ίο entsprechend seiner eigenen hohen Spannungskennlinie zur Verfugung steht, bis diese im geeigneten Zustand der Nachladung durch den Einfluß der Vorsteuerung gesenkt wird. Dies ist besonders vorteilhaft bei modernen Batterien, welche einen geringen inneren Widerstand und geringe Ladeunterschiede besitzen, so daß eine niedrige oder auch negative Neigung an gewissen kritischen Punkten in der Spannungskennlinie besonders bei hohen Batterietemperaturen eintritt. Die Kombination einer druckempfindlichen Vorsteuerung mit einem elektromagnetischen Regler ist geeignet zur Unterscheidung zwischen einer während des .ersten Teiles des Ladeprogramms erreichten hohen Spannung, bei welchem eine Verminderung des Ladestromes vorschnell ist und derselben, später erreichten Spannung, wenn eine derartige Verringerung des Stromes für den Schutz der Batterie notwendig ist.setting regarding the state of charge of the battery and the development of gas extremely small. It can also be seen that protection against undercharging at high battery temperatures is provided is because an arrangement that is only sensitive to the voltage controls the charging process on one very low state of reloading limited. This does not occur when using a pressure sensitive A pilot control device, since the controller is available according to its own high voltage characteristic until this is in the appropriate The state of the reloading is lowered by the influence of the precontrol. This is special advantageous for modern batteries, which have a low internal resistance and low charge differences possess, so that a low or even negative tendency towards certain critical Points in the voltage characteristic occurs especially at high battery temperatures. The combination a pressure-sensitive pilot control with an electromagnetic controller is suitable for Differentiation between a high voltage reached during the first part of the charging program, in which a reduction in the charging current is premature and the same is achieved later Voltage when such a reduction in current for battery protection necessary is.

Fig. 8 zeigt eine andere Anordnung in Verbindung mit einem Dreibürstengenerator 23¹, welcher eine Nebenschlußerregerwicklung 24¹ besitzt, welche zwischen einer Hauptbürste und der dritten Bürste angeordnet ist. Ferner ist eine zusätzliche Wicklung 242 vorgesehen. Der Regler, welcher zuweilen als ein Batterieladesteuergerät bekannt ist, ist mit seiner Säule 25 zusammen mit den beiden Erregerwicklungen 24¹ und 24^s in einem Stromkreis angeordnet und besitzt nur eine Spannungswicklung 27. Der Teil 29¹ des veränderlichen Widerstandes kann unter der Steuerwirkung eines Vorsteuergerätes, welches durch ein druckempfindliches Gerät (Fig. 1 und 2) schließbare Kontakte 36 besitzt, kurzgeschlossen werden. Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, enthält dieses Gerät ein Halterelais, dessen Wicklung 37 über die Kontakte 36 erregt wird und welches zusätzlich zu den - Kurzschlußkontakten 38 des' Widerstandes 29¹ Haltekontakte 39 besitzt, welche gewährleisten, daß der Widerstand 29¹ auch dann kurzgeschlossen bleibt, nachdem die Gasentwicklung unter den Punkt gefallen ist, bei welchem das Vorsteuerrelais schließt. Die Wirkung dieser Anordnung in bezug auf die Verringerung der Einstellung des Reglers 25 bis 27 ist der Anordnung gemäß Fig. 5 sehr ähnlich, nur daß eine derartige Verringerung augenblicklich eintritt und der Steuerbereich denselben Erfordernissen genügen muß. Die Anordnung besitzt im Hinblick auf die Ausschaltung der Wirkungen von Fehlern im Hauptregler beim Abschaltpunkt ähnliche Vorteile, da die Verringerung der Reglereinstellung infolge der Wirkung des Vorsteuerrelais zustande gebracht wird. Falls es erwünscht ist, kann die Kurzschließung des Widerstandes 29¹ so wirken, daß der Ladestrom im wesentlichen vollständig abgeschaltet wird.8 shows another arrangement in connection with a three-brush generator 23 ¹ which has a shunt ^{excitation winding 24 1} which is arranged between a main brush and the third brush. An additional winding 242 is also provided. The regulator, which is sometimes known as a battery charging control device, is arranged with its column 25 together with the two excitation windings 24 ¹ and 24 ^s in a circuit and has only one voltage ^{winding 27. The part 29 1 of} the variable resistor can under the control effect of a pilot control device , which by a pressure-sensitive device (Fig. 1 and 2) has closable contacts 36, are short-circuited. As can be seen from the drawing, this device contains a holding relay, the winding 37 of which is excited via the contacts 36 and which in addition to the short-circuit contacts 38 of the resistor 29 ^{1 has} holding contacts 39 which ensure that the resistor 29 ¹ also then remains short-circuited after the gas development has fallen below the point at which the pilot control relay closes. The effect of this arrangement in terms of reducing the setting of the regulators 25 to 27 is very similar to the arrangement according to FIG. 5, only that such a reduction occurs instantaneously and the control range must meet the same requirements. The arrangement has similar advantages with regard to eliminating the effects of errors in the main controller at the switch-off point, since the reduction in the controller setting is brought about as a result of the action of the pilot control relay. If so desired, the short-circuiting of the resistor 29 ¹ can act so that the charging current is essentially completely switched off.

Falls es vorgezogen wird, kann eine Vorsteuerrelaisanordnung, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, zusammen mit dem Generator und Hauptregler nach Fig. 5 gebraucht werden, oder die Anordnung einer Vorsteuersäule nach Fig. 5 kann zusammen mit dem Generator und Hauptregler gemäß Fig. 8 Verwendung finden. Der veränderliche Widerstand kann auch anderweitig verringert werden, z. B. durch Relaisanordnungen, welche in mehr als einem Schritt arbeiten, oder der Widerstand selber kann ein unterteilter oder veränderlicher Widerstand wie eine Kohlesäure sein, deren Wert auf direktem Wege durch das druckempfindliche Gerät verringert wird. Ferner können im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen spannungsgesteuerter oder stromgesteuerter Regler ähnliche Anordnungen Verwendung finden.If preferred, a pilot relay arrangement as shown in FIG. 8 can be put together with the generator and main controller of Fig. 5 are used, or the arrangement of a Pilot column according to FIG. 5 can be used together with the generator and main controller according to FIG. 8 Find. The variable resistance can also be reduced in other ways, e.g. B. by relay arrangements which work in more than one step, or the resistor itself can be a subdivided or variable resistance like a carbonic acid, whose value is on direct Paths through the pressure sensitive device is reduced. It can also be related to others Arrangements similar to embodiments of voltage-controlled or current-controlled regulators Find use.

Falls ein Halterelais nicht als Vorsteuerrelais verwendet wird, kann — oder auch nicht — die während der niedrigeren Einstellung des Hauptreglers beim Laden entstehende Gasmenge in Abhängigkeit von der genannten Einstellung wieder den Wert erreichen, bei welchem das Vorsteuerrelais arbeitet.If a hold relay is not used as a pilot relay, the during the lower setting of the main regulator, the amount of gas produced during charging depends on reach the value at which the pilot control relay is working.

Fig. 9 zeigt den Fall eines Dreibürstengenerators, welcher von einem Überladerelais gesteuert wird. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Relaiskontakte 40 in Reihe mit der zusätzlichen Wicklung 24² des Generators geschaltet. Die Wicklung 41 ist in Reihe mit einem veränderlichen Widerstand an die Generatorklemmen gelegt. Ein Teil 42 des Widerstandes kann mittels der Kontakte 43 eines druckempfindlichen Vorsteuerrelais kurzgeschlossen werden. Bei Erreichung einer vorher bestimmten Gasentwicklung bewirkt das letztgenannte Relais die Öffnung des Überladerelais, so daß die vom Generator abgegebene Leistung gesenkt und der Ladestrom vermindert wird. Eine gleiche Einrichtung ist auf andere, regelbare Maschinen anwendbar.Fig. 9 shows the case of a three-brush generator which is controlled by an overcharge relay. As shown in the drawing, the relay contacts 40 are connected in series with the additional winding 24 ^{2 of} the generator. The winding 41 is connected in series with a variable resistance to the generator terminals. A part 42 of the resistor can be short-circuited by means of the contacts 43 of a pressure-sensitive pilot control relay. When a predetermined gas development is reached, the last-mentioned relay causes the overload relay to open, so that the power output by the generator is lowered and the charging current is reduced. The same device can be applied to other controllable machines.

In Einrichtungen mit einem Überladerelais ist die Verwendung eines Halterelais nicht notwendig, da das Spiel des Überladerelais so groß gemacht werden kann, daß eine Rückstellung nur bei Aufhören der Energieerzeugung des Generators eintritt. In facilities with an overload relay, the use of a holding relay is not necessary, since the play of the overload relay can be made so large that it is only reset when it stops energy production of the generator occurs.

Je nach der verwendeten Schaltung kann eine durch ein druckempfindliches Gerät betätigte Vorsteuerungsanordnung ihre Kontakte normalerweise offen oder geschlossen halten.Depending on the circuit used, a pilot control arrangement operated by a pressure-sensitive device normally keep their contacts open or closed.

In ähnlicher Weise kann ein so betätigter Regler normalerweise seine Kohlesäule im entspannten oder zusammengedrückten Zustand halten.In a similar way, a regulator operated in this way can normally relax its coal column or keep it squeezed.

Claims

Patent claims:

i. Battery charger with a device for controlling the charging process with a pressure-sensitive arrangement that responds to the gas generated electrolytically in the battery and the charging current is reduced when a predetermined gas evolution is reached, so that

characterized in that the pressure sensitive arrangement is based on a pilot control device acts, which an electromagnetic regulator, a battery charge regulator or an overcharge limiter influences or controls and which the regulation of a regulated or self-regulated Charge generator can affect, so that the charging current is reduced.

2. Battery charger according to claim i, characterized in that the control device before is designed as a carbon pressure resistor that is provided by the pressure sensitive arrangement being affected.

3. Battery charger according to claim 1, characterized in that the pilot control device is designed as a relay which is actuated by the pressure-sensitive arrangement.

4. Battery charger according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the pressure-sensitive an ao order or the pilot control device control means contains, by which at least the pilot control device is kept in the state is in which it is reached by the response of the pressure-sensitive arrangement the predetermined gassing in the battery is brought, this state only by means of a reset process can be canceled.

5. Battery charger according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the pressure-sensitive arrangement in a pressure chamber has an adjustable drainage opening contains.

Considered publications:
German Patent No. w \ 023;
French patent specification No. 973 602.

Please refer to the sheet of drawings