DE1763162C3

DE1763162C3 - Ladeeinrichtung für eine gasdicht verschlossene Batterie

Info

Publication number: DE1763162C3
Application number: DE1763162A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Henry Gainesville Fla. Mullersman (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-04-28
Filing date: 1968-04-13
Publication date: 1974-01-03
Also published as: GB1211439A; US3531706A; FR1565095A; NL6805985A; JPS4745462B1; DE1763162B2; DE1763162A1; CH468101A

Description

Die Anmeldung bezieht sich auf eine Ladeeinrichtung für eine gasdicht verschlossene Batterie mit einer Stromquelle, aus der der Batterie ein pulsierender Ladestrom für eine Schnellaufladung zuführbar ist, und ■ mit einer Vorrichtung zum schnellen Unterbrechen des Schnellaufladestroms, die eine Batteriespannungsmeßvorrichtung enthält.

Gasdicht verschlossene elektrische Batterien werden wegen ihrer Unempfindlichkeit und der elektrolytischen, keine Wartung erfordernden Stabilität in immer größerem Umfang verwendet. Eine Schwierig-

♦° keit, die einer allgemeinen weitverbreiteten Benutzung derartiger gasdichter Batterien im Wege steht, stellt die Tatsache dai, daß derartige Batterien im Inneren beim Überladen ein Gas in solchem Umfang erzeugen, daß das Gehäuse auf Grund des zunehmen-

den Gasdruckes zerreißt. Diese Folgen einer Überladung können sowohl für Menschen als auch die mit der Batterie zusammen betriebenen Einrichtungen gefährlich sein. Aus diesem Grund wurde bei neuerdings für kommerzielle Zwecke hergestellten gasdich-

S" ten Batterien eine Zellenkonstruktien zu entwickeln versucht, die selbst bei verhältnismäßig langzeitiger Überladung dem inneren Gasdruck standhält, vorausgesetzt, daß die Ladung bei verhältnismäßig niederem Leistungsniveau erfolgt.

Diese Entwicklung führte zu einem ausgedehnten Gebrauch von gasdicht verschlossenen Batterien in Verbindung mit Kleinladern, worunter Ladegeräte zu verstehen sind, die kontinuierlich der Batterie einen schwachen Ladestrom zuführen. Derartige Kleinlader sind für Anwendungsgebiete sehr gut geeignet, bei welchen die gasdichte Batterie nur unregelmäßig oder nur mit verhältnismäßig kleiner Leistung entladen wird. Bei derartigen Fällen ist die Zeit, während welche die Batterie unter Ladung gehalten werden muß, nicht besonders nachteilig. Jedoch gibt es viele Anwendungsfälle, bei denen die Verwendung von gasdicht verschlossenen Batterien praktisch nicht möglich ist, da die Batterie wegen der erforderlichen langsa-

ien Aufladung eine zu lange Zeit im Ladekreis gehal- Überladung aushalten, gefahrlos bis zu ihrer vollen

en werden muß. Ladekapazität aufgeladen werden, während gasdicht

Bekannt ist (deutsche Auslegeschrift 1203 362) . verschlossene Batterien, die bis zu einem gewissen

:ine wechselstromgespeiste Ladeeinrichtung für Ak- Grad überladbar sind, insehr viel kürzerer Zeit wieder

cumulatorenbatterien mit einer auf die Klemmspan- r voll aufgeladen werden.

rung ansprechenden spannungsempfindlichen An- An Hand von in den Zeichnungen dargestellten

ardnung, zu der in Reihe ein steuerbarer Halbleiter- Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgen-

widerstand geschaltet ist, bei der der Strom über die den erläutert; es zeigt

spann'ingsempfindliche Anordnung und den Steuer- Fig. lein Blockdiagramm der Ladeeinrichtung gebaren Halbleiterwiderstand beeinflußt wird durch die i° maß der Erfindung,

Größe der Amplitude der vom Innenwiderstand der Fig. 2 eine erste schaltungsmäßige Ausführungszu ladenden Batterie abhängigen, dem Ladestrom form der Ladeeinrichtung gemäß der Erfindung, überlagerten Halbwelle der Wechselspannung, die ih- F · g. 3 eine weitere Ausführungsform der Ladeeinrerseits den Halbleiterwiderstand steuert. Hierdurch richtung gemäß der Erfindung, soll vermieden werden, daß der während der Ladeim- »5 F i g. 4 eine dritte Ausführungsform der Ladeeinpulse jeweils auftretende Spannungsanstieg an den richtung gemäß der Erfindung, Batterieklemmen die Ansprechspannung der zur Bat- Fig. 5 eine vierte Ausführungsform der Ladeeinterie parallelgeschalteten spanuungsempfindlichen richtung gemäß der Erfindung. Anordnung erreicht oder übersteigt und eine vorzei- Eine schnelle Aufladung einer gasdicht verschlostige Unterbrechung der Ladung auslöst. Mit der zu ²° senen Batterie bis zu einem Punkt kurz vor dem Erreidiesem Zweck vorgenommenen Beeinflussung des chen der vollen Ladung kann vorteilhafterweise mit Auslösestroms durch einen von den Ladeimpulsen ge- einer in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellten steuerten Halbleiterwiderstand ist jedoch eine genaue Schaltung erfolgen. Die Wechselstromquelle 1 liefert Einhaltung des für die Abschaltung der Ladung ange- die elektrische Energie für eine Gleichrichterstufe und strebten Zeitpunkts nicht möglich bzw. nicht auf jeden ²5 Leistungssteuerung 5, von der ein pulsierender Fall sichergestellt. Vielmehr wird nicht zu vermeiden Gleichstrom der einen Anschlußklemme der gasdichsein, daß infolge verschiedener Einflüsse, wie der ten Batterie 9 über die Leitung 7 zugeführt wird. Die Spannungsverhältnisse auf der Wechselstromseite und Leitung 11 stellt schematisch die Verbindung zwider verhältnismäßig geringen Spannungsänderungen sehen der Wechselstromquelle und der zweiten Anauf der Gleichstromseite, besonders bei niedriger ZeI- 3° schlußklemme der gasdichten Batterie dar. Eine spanienzahl der Batterie, eine verfrühte oder verspätete nungsabhängige Steuerung 13 liegt über die Leitungen Abschaltung der Ladung erfolgt, so daß entweder die IS, 17 und 19 in Serie mit einer Pufferstufe 21 parallel angestrebte Ladespannung nicht erreicht wird oder zu der gasdichten Batterie 9. Durch die spannungsabeine unerwünschte Gasentwicklung entsteht. hängige Steuerung 13 wird bewirkt, daß der Lei-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei ei- 35 stungssteuerung ein Signal zugeführt wird, wenn sich nem Ladegerät einen hohen Genauigkeitsgrad der an den Klemmen der gasdichten Batterie ein beAbschaltung zu ermöglichen. stimmtes Potential einstellt.

Sie erreicht dies bei einer Ladeeinrichtung der ein- Es ist ein besonderes Merkmal der vorliegenden gangs genannten Art dadurch, daß die Batteriespan- Erfindung, daß sichergestellt wird, daß die spannungsmeßvorrichtung derart betreibbar ist, daß sie die 4° nungsabhängige Steuerung auf das Potential der gas-Batteriespannung nur in der Zeit zwischen.den Lade- dichten Batterie anspricht und nicht auf das an die Stromimpulsen mißt, und daß die Batterieladeeinrich- Anschlußklemmen der gasdichten Batterie während tung eine das Unterbrechen des Schnellaufladestro- des Ladevorgangs anliegende Potential. Um dies zu mes während eines Ladestromimpulses derart verhin- erreichen, ist mit der spannungsabhängigen Steuerung dernde Vorrichtung enthält, daß ein Unterbrechen des 45 die Pufferstufe 21 verbunden. Die Pufferstufe geSchnellauf ladestromes nur zwischen Stromimpulsen währleistet, daß vorübergehende Potentialspitzen, die und nur dann erfolgen kann, wenn die zwischen den auf Grund der Impedanz der gasdichten Batterie oder Ladeimpulsen gemessene Batteriespannung einen ihrer Anschlußteile infolge des pulsförmigen Ladevorbestimmten Wert erreicht hat. Stroms auftreten können, die spannungsabhängige

Auf diese Weise wird also die Überwachung des 5° Steuerung nicht ansprechen lassen. Dadurch wird verLadezustandes der Batterie völlig unabhängig vom ei- hindert, daß das bestimmte Potential, bei welchem die gentlichen Ladevorgang gemacht und die größtmögli- spannungsabhängige Steuerung die Schnellaufladung ehe Gewähr für eine Abschaltung der Ladung im ge- beendet, nicht vorzeitig festgestellt wird, wünschten Zeitpunkt geschaffen. Ausgestaltungen Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn- 55 daß das Potential, bei welchem ein Signal an die spanzeichnet, nungsabhängige Steuerung zum Beenden der Schnell-

Eine hervorzuhebende Ausgestaltung der Ladeein- aufladung angelegt wird, nicht nur eine Funktion des

richtung der Erfindung besteht darin, daß sie einen an den Klemmen der gasdichten Batterie auftretender

die Temperatur der Batterie erfassenden Tempera- Potentials ist. Das Potential der Batterie, bei welchem turfühler enthält, der in Abhängigkeit von d-eser 6o ein Signal der spannungsabhängigen Steuerung züge

Temperatur den vorbestimmten Batteriespannungs- führt wird, ändeii sich auch in Abhängigkeit von de

wert festlegt. Somit können bei der Ladung etwa sich Temperatur der gasdichten Batterie. Zur Steueruni

einstellende Temperaturerhöhungen keinen falschen dieses Parameters ist ein thermischer Integrator 2.

Ladezustand der Batterie vortäuschen und nicht zu mit der gasdichten Batterie gekoppelt. Der thermisch

einer vorzeitigen Unterbrechung der Ladung Anlaß ⁶5 Integrator ist vorzugsweise innerhalb der gasdichte

geben. Batterie vorgesehen und stellt ein Teil derselben da;

Demnach können mit der Einrichtung der Erfin- Die Leitungen 25 und 27 verlaufen zwischen de

dung gasdicht verschlossene Batterien, die keine spannungsabhängigen Steuerung und dem therm

sehen Integrator einerseits und andererseits zwischen dem thermischen Integrator und der Leistungssteuerung. Diese Verbindungsleitungen stellen nur schematisch den elektrischen Einfluß des thermischen Integrators auf diese Stufen dar. Eine ähnliche Überwachungsfunktion kann auch durch die Anordnung der Pufferstufe erzielt werden. Verschiedene Möglichkeiten der elektrischen Verknüpfung können beim Aufbau der Schaltung in Erwägung gezogen werden, wovon einige spezielle Ausführungen nachfolgend beschrieben werden.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Ladeeinrichtung kann ein Kleinlader 29 vorgesehen sein, der über einen durch die Leitungen 31 und 33 gebildeten Nebenweg angeschlossen ist und einen schwachen Ladestrom kontinuierlich der gasdichten Batterie zuführt. Dieses Merkmal der Erfindung ist jedoch auf derartige Batterien begrenzt, die eine langzeitige geringe Überladung ohne Schaden aushalten.

In Fig. 2 ist eine spezielle Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine Schnelladeeinrichtung 100 mit einer gasdicht verschlossenen Batterie 102 über die Anschlußklemmen 104, 106 und 108 verbunden ist.

Die dargestellte Batterie besteht aus einer Serienschaltung von einzelnen wiederaufladbaren Zellen 110, die zwischen der positiven Klemme 104 und der negativen Klemme 108 mit einer Sicherung 112 in Serie geschaltet sind. Zwischen der negativen Klemme 108 und der für die Überwachung vorgesehenen Klemme 106 liegt ein Thermistor 114. Es ist gleichgültig, ob der Thermistor in Serie zur Sicherung 112 liegt oder diese überbrückt. Das Gehäuse der gasdicht verschlossenen Batterie ist mit 116 bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, daß sowohl der Thermistor als auch die Sicherung innerhalb des gasdicht verschlossenen Gehäuses angeordnet ist. Die Anordnung dieser Elemente innerhalb des Gehäuses ist nicht nur wegen der besseren thermischen Leitfähigkeit im Inneren der Batterie wünschenswert, sondern auch wegen der Verringerung eines bedeutenden Unterschiedes zwischen der durch den Thermistor und die Sicherung festgestellten Temperatur und der Temperatur, die tatsächlich im Inneren eines gegebenen Batterieaufbaus erreicht wird.

Die Schnelladeeinrichtung ist für den Anschluß an eine Wechselstromquelle mit z.B. 110 Volt und 60 Hz geeignet. Zwischen die Wechselstromquelle und die Schaltung der Schnelladeeinrichtung ist ein Spannungstransformator 118 geschaltet, dessen Eingangsklemmen 120 und 122 an der Wechselstromquelle und dessen Ausgangsklemmen 124 und 126 mit der Schnelladeeinrichtung verbunden sind. Der Transformator besitzt vorzugsweise eine hohe Impedanz, die schematisch durch den Widerstand 128 angedeutet wird, so daß die Einflüsse sich ändernder Netzspannung verändert werden. Die Ausgangsklemme 126 liegt an der negativen Klemme 108 der Batterie.

Die Klemme 124 ist mit der Anodenleitung eines Thyristors 130 verbunden, dessen Kathodenleitung über die Eingangsklemme 132 mit der Schalteinheit 134 verbunden ist. Die Ausgangsseite der Schalteinheit 134 liegt über die Ausgangsklemme 136 an der positiven Klemme 104 der Batterie. Auf der Eingangsseite der Schalteinrichtung ist ferner eine Klemme 140 vorgesehen, die den Überbrückungskontakt mit der Torelektrode des Thyristors verbindet. Die Ausgangsseite besitzt ferner eine Klemme 138, die an einer Überbrückungsspule liegt. Über einen Widerstand 142 und einen Gleichrichter 144 ist der überbrückungskontakt und die Torelektrode ferner mit der Anodenleitung Hes Thyristors verbunden.

Ein weiterer Nebenweg zwischen der Anode und der Kathode des Thyristors wird durch die elektrische Verbindung von der Kathode des Thyristors zum Anodenanschluß des Gleichrichters über einen Widerstand 148 geschaffen.

«o Die mit einem Reed-Schalter versehene Schalteinrichtung umfaßt ferner eine Spule 150, die die Eingangs- und Ausgangsklemmen miteinander verbindet. Das Magnetfeld dieser Spule wirkt auf die Zungen des Reed-Schalters 152 ein, der zwischen der Eingangsklemme 132 und der Überbrückungsklemme 140 liegt. Es ist ferner eine weitere Spule 154 vorgesehen, die einen der Spule 150 entgegengesetzt gerichteten magnetischen Fluß erzeugt. Die Spule 154 liegt zwischen der Ausgangsklemme 136 und der über die

»ο Parallelschaltung des Thermistors 156 und des Widerstands 158 angeschlossenen Klemme 138. Der Thermistor und der Widerstand dienen der Kompensation der temperaturabhängigen Feldveränderung der Spule 154. Die Ausgangsklemme der Schalteinrichtung 134 liegt, wie bereits erwähnt, an der positiven Klemme 104 der Batterie, während die Klemme 138 der Überbrückungsspule über den veränderbaren Widerstand 160 an die Überwachungsklemme 106 angeschlossen ist. Zwischen der Klemme 108 und 106 liegt ein Widerstand 162.

Für den Betrieb der Schaltung gemäß Fig. 2 wird die gasdicht verschlossene Batterie 116 an die positive und negative Klemme 104 und 108 sowie an die Überwachungsklemme 106 angeschlossen. Anschließend werden die Eingangsklemmen 120 und 122 des Transformators 118 mit einer Wechselstromenergie beaufschlagt. Unter der Bedingung, daß der Thyristor 130 eingeschaltet ist, fließt ein Strom in einer Richtung, der einen Teil des an den Ausgangsklemmen

des Transformators zur Verfügung stehenden Gesamtwechselstromes ist. Damit fließt ein pulsierender Gleichstrom vom Transformator über dessen Ausgangsklemme, den Thyristor und die Spule 150 zur Batterie und ladet diese mit verhältnismäßig hoher

♦5 Geschwindigkeit auf. Es fließt ferner ein weiterer Strom über den Nebenweg aus dem Gleichrichter 144 und dem Widerstand 148, welche die Anode und die Kathode des Thyristors miteinander verbinden. Dieser Strom fließt kontinuierlich, selbst dann, wenn der Thyristor nicht leitend ist. Jedoch ist dieser Strom sehr niedrig im Vergleich zu dem über den Thyristor fließenden Strom, da die Stromstärke von dem Wert des Widerstandes 148 bestimmt wird. Der über diesen Nebenweg fließende Strom bewirkt eine permanente

Ladung der gasdicht verschlossenen Batterie mit geringer Stromstärke, nachdem die Schnellaufladung der Batterie beendet ist.

Das Potentialniveau an der Torelektrode des Thyristors bestimmt, ob der Thyristor Strom führt oder

nicht. Während einer schnellen Aufladung befindet sich der Arbeitskontakt 152 des Reed-Schalters in offener Lage, so daß der über den Gleichrichter 144 und den Widerstand 142 der Torelektrode zugeführtc Gleichstrom diese auf dem bezüglich der Anode rich-

tigen Potential und damit den Thyristor im leitenden Zustand hält. Wenn andererseits der geschlossene Kontakt 152 des Reed-Schalters die Kathode mit der Torelektrode verbindet und damit diese auf gleichem

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schlossene Batterie 402 besitzt gegenüber der Batterie 416 gemäß F i g. 2 keine Sicherung, jedoch ist ein Widerstand 462 vorgesehen, der parallel zum Thermistor innerhalb der Batterie geschaltet ist und daher als Teil der Batterie zu betrachten ist.

Die Ladeeinrichtung umfaßt einen Transformator 418 mit den Eingangsklemmcn 420 und 422 und den Ausgangsklemmen 424 und 426. Die Ausgangsklemme 426 ist direkt mit der negativen Klemme 408 der Batterie verbunden. Die Ausgangsklemmt 424 liegt an dem Anodenanschluß eines Gleichrichters 444, dessen Kathodenanschluß mit einer ersten Kontaktklemme 446 verbunden ist. Der Arbeitskontakt 450 eines durch eine Spule betriebenen Schalters oder Relais liegt zwischen dem ersten Kontaktanschluß und dem zweiten Kontaktanschluß 448. Die den Ladestrom führende Spule 452 des vorzugsweise als Reed-Schalter aufgebauten Kontaktes ist zwischen die zweite Kontaktklemme 448 und die positive Klemme der Batterie geschaltet. Somit ist die Ausgangsklemme 424 mit der positiven Klemme 404 der Batterie über die Serienschaltung aus dem Gleichrichter, einem Arbeitskontakt eines Reed-Schalters und der den Ladestrom führenden Spule des Reed-Schalters verbunden. Ein Widerstand 454 kann wahlweise zwischen die erste und zweite Kontaktklemme geschaltet werden und einen Nebenweg bilden, der eine kontinuierliche leichte Aufladung nach dem Beenden der schnellen Aufladung zuläßt.

Eine Spule 456 eines Reed-Schalters mit einem Ruhekontakt ist in Serie mit den Kontakten 458 des Reed-Schalters parallel zum Eingang des Transformators geschaltet. Eine von der Batteriespannung beaufschlagte Spule 460 des Reed-Schalters ist mit der Überwachungsklemme und der positiven Klemme der Batterie derart verbunden, daß sie parallel zu derselben liegt. Der von der Spule betriebene Schalter be-, steht somit aus einem Ruhekontakt 450 und einer Spule 456 und ist derart aufgebaut, daß der Kontakt 450 beim Fehlen eines Stromes in der Spule geschlossen bleibt.

Der Reed-Schalter besteht aus der vom Ladestrom durchflossenen Spule 452, der von der Batteriespannung beaufschlagten Spule 460 und dem Kontakt 458. Er unterscheidet sich in seinem konstruktiven Aufbau von dem Reed-Schalter 134 des vorausgehend beschriebenen Beispiels in der Weise, daß die Elemente, die die temperaturabhängige Leitfähigkeit der Spule kompensieren sollen, weggelassen sind. Wenn nämlich die Ladeeinrichtung derart aufgebaut ist, daß die Elemente in einer gut belüfteten Umgebung angeordnet sind und/oder eine niedrige Umgebungstemperatur angenommen wird, ändert sich die Spannung nur unbedeutend in Abhängigkeit von der Temperatur. In jedem Fall wird die Änderung der Leitfähigkeit der Spule 460 den für viele Fälle gewünschten Umfang der Ladungssteuerung nicht beeinflussen.

Beim Betrieb der Ladeeinrichtung 400 wird eine Schneiladung für die gasdicht verschlossene Batterie 402 dadurch eingeleitet, daß die Batterie über die Klemmen 404, 406 und 408 an die Ladeeinrichtung angeschlossen wird. Gleichzeitig werden die Eingangsklemmcn 420 und 422 des Transformators 418 an eine Wechselstromquelle angeschlossen. Die Gleichstromimpulse werden über die Ausgangsklemmen 424 und 426 angelegt und der Batterie 410 über den Gleichrichter 444, den Ruhekontakt 450 und die Spule 452 zugeführt.

Die Beendigung der raschen Aufladung wird durch den resultierenden Fluß der Spule 452 und der in entgegengesetzter Richtung gewickelten Spule 460 bewirkt. Es entspricht, wie bereits erwähnt, einem Merkmal der Erfindung, daß der resultierende FIuIl derart wirkt, daß der Reed-Kon'iakt 458 infolge des' Potentials an der Batterie 410 und nicht auf Grund der an die Batterie angelegten Ladespannung geschlossen wird. Der Widerstand 462 und der Thermi ■

in stör 414 legen zusammen die maximale Spannung fest, bei welcher die schnelle Aufladung der Batterie beendet wird.

Wenn die gasdicht verschlossene Batterie eine auf den Zustand der Ladung bezogene vorgegebene Tem-

>5 peratur erreicht, wird von der Spule 460 ein genügend großes Magnetfeld erzeugt, das in Überwindung des von der Spule 452 erzeugten gegensätzlichen Magnetfeldes den Kontakt 458 des Reed-Schalters schließt. Dadurch wird ein Strompfad zwischen den Klemmen 420 und 422 durch die Spule 456 aufgebaut. Der Strom durch die Spule verursacht die Öffnung des, Kontakts 450 und eine Unterbrechung des Stromflusses von der einen zur anderen Ausgangsklemme des Transformators. Wenn ferner eine langsame kontinuierliche Aufladung gewünscht wird, liefert der Widerstand 454 einen Nebenweg über den geöffneten Kontakt 450, über den ein kleiner Ladestrom der Batterie fortlaufend zugeführt wird. Selbstverständlich kann dieser Widerstand 454 auch weggelassen werden, wenn diese Kleinladung nicht gewünscht wird.

Bei den vorausgehend beschriebenen Ladeeinrichtungen wird für die Beendigung der schnellen Aufladung in jedem Fall die Einfügung der magnetfeldbetriebenen Schalter erforderlich. Um zu zeigen, daß derartige Schalter nicht unbedingt zum Erreichen der erfindungsgemäßen Wirkung notwendig sind, ist in Fig 4 eine weitere Ladeeinrichtung 500 dargestellt, die vollständig aus ruhenden elektronischen Bauteilen aufgebaut sein kann. Die Ladeeinrichtung ist über eine positive Klemme 504, eine negative Klemme 506 und über Überwachungsklemmen 508 und 510 mit der gasdicht verschlossenen Batterie 502 verbunden. Die einzelnen aufladbaren Zellen 512 der Batterie liegen in Serie zwischen der positiven und negativen

Klemme, wogegen die Überwachungsklemmen mit einem Thermistor verbunden sind, der mit der Batterie in thermischer Verbindung steht.

Die Ladeeinrichtung umfaßt einen Transformator 518 mit hoher Impedanz, der Eingangsklemmen 520 und 522 und Ausgangsklemmen 524 und 526 aufweist. Die Ausgangsklemme 526 liegt an der negativen Klemme der Batterie, wogegen die positive Ausgangsklemme 524 mit der Batterie über einen ersten Thyristor 528 verbunden ist. Der Anodenanschluß des ersten Thyristors liegt an der Klemme 524, während der Kathodenanschluß mit der Klemme 530 verbunden ist. Die Klemme 530 ihrerseits steht mit der positiven Klemme 504 der Batterie in Verbindung. Der erste Thyristor besitzt eine Torelektrode, die mit der Klemme 532 verbunden ist, welche, wenn sie auf einem geeigneten Potential gehalten wird, eine schnelle Aufladung der Batterie zuläßt.

Um die Torelektrode des ersten Thyristors auf dem richtigen Potential zum Zünden und damit zum

schnellen Aufladen zu halten, sind ein Gleichrichtei 534 und ein damit in Serie geschalteter Widerstand 536 zwischen die Anode und die Torelektrode de; ersten Thyristors geschaltet.

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Um das Zünden des ersten Thyristors zu verhindern, ist ein zweiter Thyristor 540 vorgesehen, dessen Anodenanschluß 538 über einen Widerstand 542 mit der Torelektrode des ersten Thyristors verbunden ist. Die Klemme 544 in der Kathodenleitung des zweiten Thyristors ist mit der Ausgangsklemme 526 verbunden. Wenn damit die Klemme 546 des zweiten Thyristors auf einem geeigneten Potential gehalten wird, um den zweiten Thyristor zu zünden, wird die Klemme 532 des ersten Thyristors auf ein Potential gebracht, bei dem der erste Thyristor nicht zünden kann.

Um das Potential an der Torelektrode 546 des /weiten Thyristors und damit die wahlweise Zündung des zweiten Thyristors zu steuern, ist diese Torelektrode an den Abgriff 548 eines Potentiometers 550 '5 über eine Zenerdiode 552 angeschlossen. Zur Stabilisierung kann ein Kondensator 554 und ein Widerstand 556 parallel zwischen die Klemmen 546 und 526 geschaltet werden, die ein RC-Filter darstellen. Das Potentiometer liegt zwischen der negativen Klemme 506 ^ao und der Überwachungsklemme 510. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Stromverzweigung zwischen den Überwachungsklemmen 508 und 510 durch die Paralielschaltungdes Thermistors 514 und des Widerstandes 558 bewirkt wird. Der Thermistor ist als in ²S der Batterie angeordnet dargestellt, wogegen der Widerstand 558 als zu der Ladeeinrichtung gehörig dargestellt ist. Die Überwachungsklemme 508 steht mit der positiven Klemme 504 über einen Transistor 560 in Verbindung. Der Kollektoranschluß 562 des Tran- 3< > sistors ist mit der Überwachungsklemme 508 verbunden, während der Emitteranschluß 564 des Transistors mit der positiven Klemme 504 in Verbindung steht. Damit wird, wenn der Basisanschluß 566 des Transistors in geeigneter Weise vorgespannt ist, das Potentiometer zwischen der positiven und der negativen Klemme der Batterie in Serie mit der Parallelschaltung aus dem Widerstand 558 und dem Thermistor 514 vom Strom durchflossen.

Der Basisanschluß des Transistors liegt über der Serienschaltung aus dem Gleichrichter 570 und dem Widerstand 568 an der Ausgangsklemme 524 des Transformators. Es sei darauf hingewiesen, daß der Gleichrichter 570 in der Schaltung vorgesehen ist, um einen gegenüber dem Gleichrichter 534 entgegengesetzten Stromfluß zuzulassen. Der Widerstand verbindet den Anschluß 532 mit dem Anschluß 530, um den zweiten Thyristor im leitenden Zustand zu halten, wenn dieser gezündet ist. Die Schaltung wird durch einen Widerstand 572 vervollkommnet, der die Kathode des Gleichrichters 534 mit der Kathode des ersten Thyristors verbindet und über den durch den ersten Thyristor gebildeten Nebenweg eine kontinuierliche leichte Aufladung für die Batterie zuläßt.

Im Betrieb der Ladeeinrichtung gemäß F i g. 4 wird die Torelektrode 532 des ersten Thyristors 528 anfänglich über den Gleichrichter 534 und den Widerstand 536 auf dem richtigen Potential gehalten, damit der erste Gleichrichter zündet und eine Schnellaufladung der Batterie 502 infolge des pulsierenden Gleichstromes durch den ersten Thyristor zuläßt.

Während der nichtladenden Halbwelle des Wechselstromzyklus fließt ein Strom über den Gleichrichter 570 zu der Basis 566 des Transistors 560 und steuert diesen in den Sättigungszustand, so daß ein maximaler Strom vom Kollektor 562 zum Emitter 564 fließt. Der dabei entstehende Spannungsabfall am Potent iometer 550 stellt ein Maß für das Potential zwischen dct positiven und negativen Klemme der Batterie dar. Das abgegriffene Potential wird in Abhängigkeit von der Temperatur auf Grund des Einflusses des Widerstandes 558 und des Thermistors 510 in einer Weise modifiziert, wie sie im Zusammenhang mit dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Es sei wiederum bemerkt, daß das Potential der Batterie in einer solchen Weise abgegriffen wird, daß es das wahre Baiteriepotential und nicht das an diese angelegte Potential darstellt. Damit wird wiederum eine frühzeitige Beendigung der schnellen Aufladung vermieden.

Der Abgriff 548 des Potentiometers ist derail eingestellt, daß, wenn das auf die Temperatur eingestellte maximale Potential zwischen den Klemmen der Batterie festgestellt wird, die Bezugsspannung der Zenerdiode 552 erreicht ist. Damit wird bei einer bestimmten temperaturbezogenen Spannung die Torelektrode 546 des zweiten Thyristors auf das richtige Potential gebracht, um diesen zu zünden. Im Augenblick der Zündung des zweiten Thyristors verändert sich das Potential an der Torelektrode 532 des ersten Thyristors auf einen Wert, bei welchem der erste Thyristor nicht gezündet werden kann. Damit wird die schnelle Aufladung der Batterie beendet, jedoch geht eine langsame Aufladung über den Widerstand 572 und den Gleichrichter 534 weiter.

Bei gewissen Anwendungsfällen der Erfindung kann es wünschenswert sein, das Potential an der Batterie ohne die Bewertung des zu erwartenden Potentials am Transistor unter Sättigungsbedingungen festzustellen. Das kann z. B. der Fall sein beim Aufladen einer einzigen Zelle, bei dem das Gesamtladepotential niedrig ist. In Fig. 5 ist eine Ausführungsform für die Ladeeinrichtung dargestellt, bei der diese Modifikation durchgeführt wird. Die Elemente, welche mit der Ladeeinrichtung gemäß F i g. 4 übereinstimmen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Ladeeinrichtung 600 unterscheidet sich von der Ladeeinrichtung 500 dadurch, daß das Potentiometer 550 direkt zwischen die positive und negative Klemme 504 und 506 über den Widerstand 5S8 und den Thermistor 514 angeschlossen ist. Aus der Darstellung geht hervor, daß offensichtlich die Klemme 508 und zu einer einzigen Klemme vereinigt werden kann. Der Transistor 560 ist, anstatt über das Potentiometer an die Batterie angeschlossen zu sein, mit seinem Kollektoranschluß 562 an die Basis eines Transistors angeschlossen. Der Emitter 604 des Transistors liegt an der negativen Klemme 506, während der Kollektor 606 mit der Basis eines dritten Transistors verbunden ist. Der Kollektor und die Basis des Transistors 602 und 608 sind über einen Widerstand mit der Klemme 504 verbunden. Der Emitter 610 des dritten Transistors liegt an der negativen Klemme, während der Kollektor 612 mit dem Abgriff des Potentiometers verbunden ist.

Im Anwendungsfall ist der dritte Transistor 608 leitend, wenn der erste Thyristor gezündet ist. Damit häit der Abgriff 548 des Potentiometers das Potential an der Torelektrode 546 des zweiten Thyristors im wesentlichen auf dem Potential der Kathode 544. Der zweite Thyristor wird dadurch am Zünden gehindert, unabhängig von dem an der Batterie liegenden Potential. Während der nichtladenden Halbwellen jeder Wechselstromschwingung wird der Transistor 560 leitend und macht den zweiten Transistor 602 leitend. so daß ein Strom vom Emitter 604 711m Kollektor

fließt. Dadurch wird das Basispotential des dritten Transistors auf ein Niveau gebracht, das im wesentlichen gleich dem Potential des Emitters 610 ist. Dadurch wird der dritte Transistor nicht leitend gemacht uiid das wiederum ermöglicht die Entwicklung eines Potentials /wischen der Torelektrode 546 und der Kathode 544 des zweiten Thyristors. Damit kann der zweite Thyristor während des nicht ladenden Teils eines jeden Zyklus im leitenden Zustand gehalten werden.

Hierzu 1 Blatt , cichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ladeeinrichtung für eine gasdicht verschlossene Batterie mit einer Stromquelle, aus der der Batterie ein pulsierender Ladestrom für eine Schnellaufladung zuführbar ist, und mit einer Vorrichtung zum schnellen Unterbrechen des Schnellaufladestroms, die eine Batteriespannungsmeßvorrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Battenes-pannungsmeßvorrichtung (154,460,552) derart betreibbar ist, daß sie die Batteriespannung nur in der Zeit zwischen den Ladestromimpulsen mißt, und daß die Batterieladeeinrichtung eine das Unterbrechen des Schnellaufladestroiiies während eines Ladestromimpulses derart verhindernde Vorrichtung (130, 450, 528) enthält, daß ein Unterbrechen des Schnellaufladestromes nur zwischen Stromimpulsen und nur dann erfolgen kann, wenn die zwischen den Ladeimpulsen gemessene Batteriespannung einen vorbestimmten Wert erreicht hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, zum Laden einer einer Überladung durch langsame Aufladung standhaltenden Batterie, gekennzeichnet durch einen Langsamaufladungskreis (144 bis 148, 454, 534 bis 572), der der Vorrichtung zum Unterbrechen des Schnellaufladestromes (130, 450, 528) parallel geschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer magnetisch betätigbaren, eine Batteriespannungsmeßspule aufweisenden Vorrichtung zum Unterbrechen des Schnellaufladestromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine von den Ladestromimpulsen durchflossene Gegenspule (150,452) aufweist, die die Vorrichtung bildet, die ein Unterbrechen des Schnellauflade-' stromes während eines Ladestromimpulses verhindert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Unterbrechen des Schnellauf ladestromes ein Reed-Schalter (150-154-152, 460-452-458) ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine die Leitfähigkeit eines Stromquellen-Shuntkreises (550-558-562-564, 602-562-564) während der Dauer jedes Ladestromimpulses verringernde Schaltung (560, 568, 570) enthält.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Leitfähigkeit verringernde Schaltung eine mit Festkörperbauelementen aufgebaute Steuerschaltung umfaßt,

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Gleichrichter (570) und einen Transistor (560) enthält und daß der Gleichrichter mit der Basis des Transistors derart verbunden ist, daß er diesen während der Ladestromimpulse in den nichtleitenden Zustand steuert.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Batierieladekreis eine Transformatorwicklung (518), und einen ersten Thyristor (528) aufweist, der periodisch in den leitenden Zustand steuerbar ist, und die Steuerschaltung einen zweiten Thyristor (540) enthält, der nur dann in den leitenden Zustand steuerbar ist, wenn die Batteriespannung den vorbestimmte, Wert erreicht hat.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen die Temperatur der Batterie erfassenden Temperaturfühler (114. 414, 514) enthält, der in Abhängigkeit vondieser Temperatur den vorbestimmten Batteriespannungswert festlegt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (114, 414s 514) aus einem Thermistor besteht,

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Temperaturfühler ein ohmscher Widerstand (162, 462, 558) liegt.

12. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler in dem abgedichteten Gehäuse der Batterie (116, 402, 502) angeordnet ist.