DE2349465A1

DE2349465A1 - Verfahren und vorrichtung zur begrenzung der ladung einer akkumulatorenbatterie mit konstanter spannung

Info

Publication number: DE2349465A1
Application number: DE19732349465
Authority: DE
Inventors: Daniel Lelaidier; Jean Quobex
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1972-10-13
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1974-04-25
Also published as: IT1012085B; FR2203197B1; JPS5632849B2; NL7314045A; FR2203197A1; GB1431966A; US3889172A; DE2349465C2; JPS4973634A

Description

dl/f/c
ρ 8522

OKT.

SAFT-SOCIETE DES AGCÜMÜLATEUBS FIXES ET DE TBACTIOH ' 156, Avenue de Metz, 93230 BOMAINVIiIE, (Prankreich)

VEBPAHBEN UND VOBBICHTUNG ZUB BEGBENZUNG DEE LADUNG ■ EINEB AKKUMJLATOBENBATTEBIE MIT KONSTANTES SPANNUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung der Ladung einer Akkumulatorenbatterie, die mit konstanter Spannung geladen wird, und Vorrichtungen, die dieses Verfahren anwenden. ·

Wird eine Akkumulatorenbatterie mit konstanter Spannung geladen, so ist festzustellen, dass die Ladestromstärke nach Erreichen eines hohen Anfangswertes allmählich abnimmt und gegen Ende des La.devorgangs rasch abfällt« Diese Stromabnahme ist durch die Tatsache zu erklären, dass bei fortschreitender Ladung der innere Ersatzwiderstand (der den eigentlichen ohmschen Widerstand und verschiedene andere Widerstände, die beispielsweise auf die Polarisierung der Elektroden und der

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Konzentration zurückzuführen sind, zusammenfasst) zunimmt»

Kommt es aus irgendeinem Grunde gegen Ladeende oder bei einem überladen zu einer Temperaturerhöhung, so bewirkt diese eine Verminderung des inneren Ersatzwider3tandes, woraus sich wiederum eine damit gekoppelte Ladestromstärkeerhöhung ergibt. Bleiben die die Temperaturerhöhung auslösenden Faktoren weiterhin wirksam, so verstärken sich die Auswirkungen dadurch, dass die Stromstärke sich erhöht und ein weiteres Ansteigen der Temperatur zur Folge hat usw. Die so erreichten Temperaturen können sehr hoch und sehr gefährlich sein und die betroffenen Akkumulatoren zerstören,

Eine solche Situation ist gut bekannt und man kann sie beobachten, wenn halb- oder vollkommen dichte Akkumulatoren mit konstanter Spannung geladen werden, in denen die Resorption der unter dem Einfluss des Ladestroms gebildeten Elektrolyseprodukte eine exotherme Reaktion darstellt, die zum Teil (gegen Ladeende) oder vollkommen (beim Oberladen) der beim Ladevorgang in die Akkumulatoren geleiteten elektrischen Energie entspricht. Sobald solch eine Reaktion ausgelöst ist, bewirkt die im Innern des Akkumulators freigesetzte Wärme eine Temperaturerhöhung, Daraus folgt dann eine Ladestromstärkeerhöhung, die ihrerseits eine noch grössere Menge von resorbierten Elektrolyseprodukten erzeugt, was wiederum zu einer damit gekoppelten verstärkten Wärmeabgabe führt. Dieser zyklische Ablauf wiederholt sich und verstärkt sich dabei.

Eine solche Erscheinung kann auch beim Laden von of—

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fenen Akkumulatoren beobachtet werden, wenn die aufgrund von Widerstandsyerlusten oder ahnlichen physikalischen Gegebenheiten entstehende Warme nicht in wirksamer Weise nach aussen ab- · gegeben wird. In diesem Fall kann ein zyklischer Prozess einsetzen, der ahnlich dem gerade beschriebenen abläuft₀

Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Wärmeentwicklung durch rechtzeitiges Erkennen des Ladeendes zu bekämpfen, indem mit dieser Information der Ladestrom abgestellt oder in erheblichem Masse gesenkt wird. Die das Ladeende anzeigende Information, kann in Form eines Temperaturschwellwertes gewühlt werden, den die Akkumulatoren erreichen, oder durch eine Erhöhung des inneren Überdrucks in dichten Akkumulatoren oder auch durch Erhöhung der Spannung in offenen Akkumulatoren,

Es wurde auch vorgeschlagen, anstelle der Spannungserhöhung die Ableitung dieser Spannung nach der Zeit zu verwenden, wie z.B. in den Patentschriften 3P 1 097 451 und USP 3 424 969.

Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass dieses Erkennungssystem erstens ungenau und zweitens beispielsweise fur dichte oder halbdichte Akkumulatoren, wo man keine mess- und verwertbare Spannungserhöhung beobachten kann, sondern v/o man sogar eine leichte Spannungsabnahme feststellen kann, nicht anwendbar ist.

In der französischen Patentschrift 1 489 957 wurde auch vorgeschlagen, den Wechsel der 2nde rungs richtung der Ladestromstärke zu nutzen, die nämlich zunächst abnimmt und" danach wieder zunimmt. Obwohl diese Methode sehr interessant '

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ist, fehlt es ihr an genügender Genauigkeit, weil sie auf eine qualitative Information angewiesen ist, "bei der die Grosse der Erscheinung nicht berücksichtigt wird. Ein einfacher Wechsel der Richtungsänderung des Ladestroms kann verfrüht die Ladung unterbrechen, Auch kann das Abschalten des Ladestroms durch zufällige und unerhebliche Gründe herbeigeführt werden, wie beispielsweise eine vorübergehende Erhöhung der Ladestromstarke.

Die Erfindung will die vorgenannten Nachteile beheben und Mittel bereitstellen, mit der eine erhöhte Genauigkeit und Sicherheit erzielt werden kann.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung der Ladung einer Akkumulatorenbatterie mit konstanter Spannung und ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Begrenzung wirksam wird, wenn die Ableitung des Ladestroms nach der Zeit über einen bestimmten positiven Wert ansteigt.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese Änderung durch das Verhältnis des endlichen Veränderungswerts des Stroms während einer kurzen Dauer zu dieser Dauer dargestellt, wobei die Stromveränderung durch eine proportionale Spannungsveränderung bestimmt werden kann«,

Gemäss einer ersten Anwendungsvariante des Verfahrens wird diese Spannungsveränderung analog verarbeitet, wobei stets die Spannung an einem Punkt gemessen und mit der nach einer gegebenen Verzögerung^ die in einen Schaltkreis mit mindestens einem Kondensator eingeführt wird, erhaltenen Spannung verglichen wird,

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Gemäss einer zweiten Anwendungsvariante des Verfahrens wird diese Spannungs.ver'dnderung nach-einer digitalen Methode verarbeitet.

Die Erfindung betrifft ebenfalls Vorrichtungen, mit denen das Verfahren angewendet werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemSssen Verfahrens werden im Verlaufe der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beiliegenden Zeichnungen deutlieh,

Fig. 1 zeigt ein Blockbild einer Vorrichtung, mit der das erfindungsgemasse Verfahren eingesetzt werden kann.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild eines AusfUhrungsbeispiels des Messchaltkreises fUr.den Ladestrom der Batterie, der der Speisespannungsquelle zugeordnet ist.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines ibialogschaltkreises, mit dem die durch den Messehaltkreis gemäss Fig. 2 ausgesandten Signale verarbeitet werden.

■Pig. 4 ist ein Schaltbild des logischen Schaltkreises, mit dem die vom Messehaltkreis gemass Fig. 2 ausgesandten Signale verarbeitet werden.

Die Figuren 5a, 5b und 5c sind detaillierte Schaltbilder eines logischen Schaltkreises gemäss Figo 4ο

Fig. 5a zeigt einen Umwandlerschaltkreis, in dem die aus dem Messchaltkreis stammenden Informationen in digitale Signale umgewandalt werden_β

881?/Of S S

Fig. 5b zeigt einen Verarbeitungsschaltkreis für diese digitalen Signale.

Fig. 5c stellt einen Schaltkreis dar, in dem die vom Verarbeitungsschaltkreis ausgesandten Signale verwertet werden.

In Fig. 1 ist eine Akkumulatorenbatterie 1 gezeigt, deren Klemmen (mit den Potentialen +V und -V) mit einem Gleichrichter 2 verbunden sind, der über Sammelschienen einen Verbrauche rs chal tkre is 3 speist. Der Leistungsschaltkreis umfasst des weiteren einen Trennkontakt 4 der Batterie 1 und einen Gleichstromwandler 5 für den Ladestrom I₁ der eine Spannung U = f(I) ergibt. Der Gleichstromwandler 5 besteht vorteilhafterweise aus einem Messwiderstand, der eine Spannung U = kl liefert, Beispielsweise kann ein Widerstand mit einem Spannungsabfall von 0,2 V bei einem Strom von 25 C verwendet werden, wobei C die nominale Kapazität der Akkumulatorenbatterie 1 darstellt. Der Gleichstromwandler 5 kann auch eine Sonde mit Hall'schein Effekt oder ein Magnetwandler sein.

Eer Ladungsüberwachungsschaltkreis enthält:

- einen Verstärker 6 für die vom Wandler 5 gelieferte Spannung;

- eine Differenziereinrichtung 7 für die aus dem Verstärker 6 stammende Spannungj

- einen Vergleicher 8_S der an den Ausgang der Differenziereinrichtung 7 angeschlossen ist?

- einen Integrator 9, der an den Ausgang des Vergleichers 8 angeschlossen ist (der Integrator 9 kann auch an anderen Stellen des Messchaltkreises angeordnet werden^ wie a.B. am Ausgang

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des Verstärke rs 6) j

- ein Ausgangs- und Anzeigeorgan 10, das mit dem Ausgang des Integrators 9 verbunden ist und mit Hilfe eines Bückstellorgans 11 wieder neu eingestellt werden kann?

-einen Schaltkreis 12, mit dem der Verstarker 6_f die Differenziereinrichtung 7» der Vergleieher 8, der Integrator 9 und das Anzeigeorgan 10 gespeist werden und der mit Hilfe eines Kontaktsatzes 13 an den Batterieschaltkreis angeschlossen ist« FUr den Fall, dass es sich bei dem Wandler um eine Sonde mit Hall'schem Effekt oder um einen magnetischen Wandler handelt, wird dieser Wandler ebenfalls durch den Schaltkreis 12 gespeist.

Das Ausgangs- und Anzeigeorgan 10 steuert die Kontaktpaare 4 und 13; die Stellung dieser Kontakte wird durch den Hilfskontakt 14 der Anzeige gemeldet. Die Kontakte 4» 13 und

14 kö*nnen in einem einzigen Kontaktsatz mit drei Kontakten zusammengefasst werden,

Fig. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel des Wandlers 5, des Verstärkers 6 und des Speisestromkreises 12 aus Fig. 1 dar.

Der Wandler 5 (Fig. 1) wird aus einem Messwiderstand

15 gebildet, der mit den Eingängen eines Operationsverstärkers

16 verbunden ist. Dieser Verstarker ist mit einem Gegenkopplungsschaltkreis 17 ausgestattet, der ihm eine sehr genaue Spannungsverstärkung liefert und die Wechselstromkomponente unterdrückt, so dass er den mittleren Strom erfasst.

Der Verstärker 16 wird durch eine stabilisierte Spannungsquelle gespeist, deren Anschlussklemmen mit +¥_ und -V_

s s *

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gekennzeichnet sind und deren Mittelpunkt mit dem Potential +V der Batterie verbunden ist.

Zu dieser Spannungsquelle gehören insbesondere;

- ein Multivibrator aus Transistoren 18 und 19, der aufgrund der in 22 gezeigten RC-Kopplungen mit konstanter Frequenz schwingt,

- sowie zwei Kondensatoren 20 und 21, die durch die Transistoren 18 bzw. 19 im Zustand der leitfähigkeit geladen werden und die sich während der entsprechenden Sperrzustände entladen und den Schaltkreis +V_ mit Strom versorgen«

Die Stabilisierung wird durch zwei Zenerdioden erreicht, die Filterkondensatoren zugeordnet sindj diese Schaltung wird durch die Ziffer 23 gekennzeichnet.

Um ein unnützes Entladen der Batterie zu vermeiden, wird der Speiseschaltkreis durch den Kontaktgeber 13 unterbrochen, wenn die Batterie durch den Kontaktgeber 4 vom Speiseschaltkreis isoliert wird. Mit der Referenz 24 wird ein Rückstellungsorgan bezeichnet.

VERWENDUETGSBEISPIE1 FÜR DEN VERSTÄRKER.

Der Gegenkopplungsschaltkreis 17 wird so eingestellt, dass durch ihn ein Verstärkungsfaktor von 1000 mit dem zuvorbeschriebenen Messwiderstand von 0,2 V erreicht wird.

In diesem Fall beträgt die nutzbare Variationsbreite fur die Ausgangs spannung 10 Vj eine lade st romstärke verende rung von 0,025 C ruft eine Spannungsveränderung von 0,2 V am

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Ausgang des Verstärkers 16 hervor°, so ist es möglich, einen ladestrom zwischen 0 und 1,25 C zu messen.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für einen .Analogschaltkreis für die Verarbeitung des aus dem Verstärker 16 stammenden Signals U=EI. Dieser Schaltkreis entspricht schematisch den in der Pig. 1 mit den Referenzen ¹J₉ 8, 9» 10 gekennzeichneten Bestandteilen.

Die aus dem Verstärker 16 stammende Spannung U = KI wird auf die Anschlussklemmen eines Kondensators 30. geleitet, der verz'ögerungsfrei eine Spannung UF liefert. Der Kondensator 31, mit der Kapazität Cd, der Über einen Widerstand. 32 mit einem hohen Wert Rd an den Kondensator 30 angeschlossen ist, weist auf seinen Anschlussklemmen eine Spannung UCd auf. Der gesamte Schaltkreis RdCd bildet einen Differenzierungsschaltkreis entsprechend dem Element 7 in Fig. 1.

- Wenn UF konstant bleibt, ist UCd gleich UF.

- Wenn UF zunimmt, ist UCd kleiner als UF.

- Wenn UF abnimmt, ist UCd grosser als UF.

Die Spannung UCd-UF wird auf einen Eingang eines Vergleicherschaltkreises 33 (entspricht dem Bestandteil 8 aus Fig. 1) mit einem Operationsverstärker 38, dessen Eingangsimpedanz im Vergleich zum Widerstand Rd sehr gross ist_? gegeben.

Ein zweiter Eingang des Vergleicherschaltkreises 33 wird mit einer einstellbaren Referenzspannung beaufschlagt; diese Referenzspannung wird an den Klemmen eines Widerstandes beim Durchgang eines von einem Transistor 35_f der durch einen Verstärker 36 gesteuert wird, gelieferten konstanten Stroms

erhalten. 409817/0755 /

23494g?

Die Vergleichereinheit wird so eingestellt, dass der Verstärker 38 umschlägt, wenn die Spannung UGd-UF den Referenzwert erreicht, der dem-Augenblick entspricht, wo die Ableitung des Ladestroms nach der Zeit über einen bestimmten positiven Wert hinausgeht.

Der Ausgang des Vergleicherschaltkreises 33 ist mit dem Eingang eines Integrator-Verzögerungsschaltkreises 40, der dem Schaltkreis 9 in Fig. 1 entspricht, verbunden.

Der Schaltkreis 40 ist an den Steuerschaltkreis 50 des Kontaktgebers 13 angeschlossen. Der Schaltkreis 40 enthält einen Verstärker. 41, der nach dem Umkippen de.s Verstärkers 38 eine negativ zunehmende Spannung aussendet. Erreicht diese Spannung denselben Wert wie die Spannung eines durch Widerstände 42 und 43 gebildeten Spannungsteilers, so schlägt ein Verstärker 44 um und bewirkt das Blockieren eines Transistors 51, der ein Relais 52 auslöst. Durch dieses Relais 52 wird das Offnen des Kontaktgebers 13 veranlasst.

Auf diese Weise wird der Kontaktgeber 13 eine bestimmte Zeit nach dem Umkippen des Verstärkers 38 betätigt. Mit dieser Zeitkonstanten, die etwa mehrere Minuten dauern kann, kann das Einwirken von vorübergehenden Ladestromänderungen auf die Messvorrichtung ausgeschaltet werden.

Die Arbeitsweise des Uberwachungssystems gemäss Fig. 3 ist die folgende: In diesem System wird die Ableitung des Signals U=KI durch das Verhältnis einer endlichen Veränderung dieses Signals während einer kurzen Dauer zu dieser

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23494??"

Dauer dargestellt. Ist die Spannung UF die Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt t, so ist die Spannung UGd gleich dem Wert, den die Spannung UF im Zeitpunkt t - td hatte, wobei "Ü& die Zeitkonstante des Schaltkreises RdCd ist. Der Wert der Differenzspannung UCd - UF entspricht dann der Verändsrungsgeschwindigkeit des Ladestroms der Batterie 1, und ihr Torzeichen hängt ab von der Richtung dieser Veränderung.

Die soeben beschriebene Vorrichtung spricht nur auf positive Veränderungen des Ladestroms der Batterie an. Gemäss der Anordnung, die in Fig. 3 gezeigt ist, kann der Verstärker 38 nur dann umschlagen, wenn der Wert UCd - UF ein negatives Zeichen besitzt.

In Fig. 4 ist schematisch eine digitale Steuervorrichtung für das vom Verstärker 16 (Fig. 2) ausgesandte Signal dargestellt. Eine solche Vorrichtung enthält ein Organ 60, mit dem die Spannungsinformationen ü = K I in Impulse umgewandelt werden, deren Frenquenz proportional dem Ladestrom ist; dieses Organ 60 enthält im wesentlichen einen Operationsverstärker 6l, der einem Transistor 62 zugeordnet ist, der einen Kondensator 63 mit konstantem Strom versorgt, der sich wiederum in einen Unijunktions-Transistor 64 entlädt. Ein Taktgeber 65 sendet Impulse aus, deren Frequenz beispielsweise rd. 0,1 Hz beträgt und die zu einer bistabilen Kippschaltung 66 geleitet werden. Mit den aus dem Organ 60 und dem Taktgeber 65 stammenden Impulsen wird über die Kippschaltung 66 ein Differenzierschaltkreis 70 mit einem ersten Zahler 67,

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A,

einem zweiten Zähler 68 und einem Vergleicher 69 beaufschlagt. Wahrend einer Dauer Tl werden die Impulse des Schaltkreises 60 an den Zähler 67 weitergeleitet. Während der folgenden Dauer T2 — Tl werden diese Impulse an einen Zahler 68 weitergeleitet. Wenn die Anzahl der im Zähler 68 gespeicherten Impulse gleich der Anzahl der im Zähler 67 gespeicherten Impulse ist, werden die zusätzlichen Impulse gleichzeitig auf den Zähler 68 und mit Hilfe des Vergleichers 69 und der Kippschaltung 71 auf einen Vergleicher 74 mit einem Zähler 73 gegeben. Die Funktionen der Zähler 67 und 68 werden bei jedem Signal des Taktgerbers 65 umgekehrt, und von dem Augenblick an, wo die beiden Zähler Gleichstand aufweisen, werden die zusätzlichen Impulse auf den Zähler 73 geleitet.

Mit einem Hilfsschaltkreis 72 wird der Zähler 73 auf null zurückgestellt, ebenso die Kippschaltung 71 und abwechselnd die Zähler 67 und 68 bei jedem Signal des Taktgebers 65. ,

Wenn die Anzahl der im Zähler 73 gespeicherten Impulse gleich einem Sollwert ist, wird eine Information auf einen Schaltkreis 75 gegeben, der als Integrator arbeitet. Ein solcher Schaltkreis umfasst einen Zähler 76, einen Zähler 77 und eine monostabile Kippstufe 78.

Wenn der Zähler 76 seine Zählkapazität erreicht hat, so sendet er ein Steuersignal an ein Organ 80, das mit dem in Fig. 2 gezeigten Kontaktgeber 13 verbunden ist. Sobald

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ein bestimmter Bruchteil dieser Zählkapazität des Zahlers 76 erreicht ist (beispielsweise acht Zahlstufen von sechzehn möglichen), so wirkt der Zähler auf den Zähler 77 ein, indem er dort konstante, vom Taktgeber 65 gelieferte Impulse hineinlässt.

Palls die Anzahl der im Zähler 76 gespeicherten Impulse kleiner ist als der zuvor bestimmte Kapazitätsbruchteil, so stellt die Kippschaltung 78 die beiden Zähler 76 und 77 auf null zurück, und kein Steuersignal gelangt zum Organ 80* Diese Anordnung gewährleistet die Sicherheit gegen eventuelle St'drungen oder vorübergehende Ladestromveränderungen, da vor dem- Abtrennen der Batterie während einer bestimmten Zeit eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden analogen Informationen notwendig ist.

Wie die analog arbeitende Variante spricht die soeben beschriebene Ausführung lediglich auf positive Stromveränderungen an% denn wenn die Anzahl der vom Zähler 68 erhaltenen Impulse kleiner oder . gleich der vom Zähler 67 erhaltenen Impulse ist, geschieht nichts. Andernfalls wird der Zähler 73 gespeist.

Fig. 5a ist ein detailliertes Schaltbild einer Ausführungsvarinnte des Wandlerkreises 60 in Fig. 4, der an seinem Ausgang 90 Impulse aussendet, deren Frequenz mit dem Wert des Ladestroms der Batterie 1 variiert.

Dieser Schaltkreis ist im wesentlichen dadurch charakterisiert, dass der lÄiigunktions-T-ransistor programmierbar ist, so dass dieser Schaltkreis stabiler ist. Zu ihm

A 098 17/0755 ^#/#

gehört auch noch eine Vorrichtung, mit der eine linearere . Prequenzwiedergp.be zu erzielen ist.

Fig. 5b ist eine detaillierte Schaltzeichnung einer Ausfuhrungsvariante des Verarbeitungsschaltkreises für die Impulse am Ausgang 90, die vom Schaltkreis gemäss Pig, 5a ausgesandt werden. Ein Taktgeber 81, der dem Taktgeber 65 ge— mEss Pig, 4 entspricht, enthält einen programmierbaren Transistor mit einem binaren Teiler 82. Die Differenziereinriohtung umfasst Zähler 87» 88 und einen Vergleicher 89» Der Vergleicherschaltkreis wird aus einem Zähler 93 gebildet, der mit einem Integrationssöhaltkreis zusammenwirkt, der wiederum einen Zähler 96 enthält, der die eigentliche Integrationsfunktion erfülltj sowie ein System zur Nullrückstellung, das aus dem Zähler 97 gebildet wird, der einer monostabilen Kippstufe zugeordnet ist. Wenn die -Anzahl der im Zähler 93 gespeicherten Impulse den Sollwert erreicht, so wird ein Steuersignal am Ausgang TOO des Verarbeitungsschaltkreises ausgesandt.

Pig. 5c ist eine detaillierte Schaltzeichnung des Steuerorgans fur den Kontakt 13f der in Pig, 2 dargestellt wurde, wobei ein mit dem Kontakt 13 verbundenes elektromechanisches Organ 99 mitwirkt.

Im Bahmen der Erfindung können natürlich auch anstelle der beschriebenen Vorrichtungen gleichwertige verwendet v/erden.

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So können die erreichten Spannungen bei der analogen Methode abwechselnd durch zwei Kondensatoren verglichen werden, die nacheinander während einer bestimmten Dauer einer Spannung ausgesetzt werden, die dem Ladestrom proportional ist. Bei der digitalen Methode kann die Impulsdauer anstelle der Impulsfrequenz gemessen werden.

Aber in allen Fällen stellt die Wahl der Ableitung des Stroms nach der Zeit zur Erstellung einer Information über die Auslösung der Überhitzung einen sehr grossen Fortschritt dar. Denn diese Überhitzung ist direkt mit der Geschwindigkeit der Ladestromstärkeerhohung verbunden. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann jede Gefahr einer überhitzung vermieden werden: dies war bei der Verwendung der verschiedenen Parameter, die das Ende des Ladevorgangs anzeigen konnten, wie beispielsweise der innere überdruck, die Temperatur, der Wert der Potentialdifferenz an den Akkumulatorenklemmen und selbst die Ableitung nach der Zeit dieses Wertes nicht der Fall.

Im übrigen sollte beachtet werden, dass zwischen der Ableitung dieser Potentialdifferenz und der Ableitung des Ladestroms, der die Batterie durchfliesst, ein grosser Unterschied besteht, denn nach der Gleichung V = RI erhält man

dV _ dR _T , dl _Ώ
dt ~ Ht ^τ Ht ^R·

Es ist also ersichtlich, dass ^ von ^| R um den

Wert ££ I verschieden ist, der in Abhängigkeit von der PoIa-

9817/075 5 ./.

risierung und vom Ladezustand der Elektroden sowie vom Eigen widerstand des Elektrolyten, der seinerseits von der Temperatur und sogar von Zufälligkeiten abhängt, veränderlich ist.

Das erfindungsgemasse Verfahren ist also besonders vorteilhaft, wenn grosse Sicherheit unbedingt erforderlich ist, wie beispielsweise in Flugzeugbatterien.

Die Erfindung kann insbesondere beim Laden von alkalischen Akkumulatorbatterien angewendet werden.

409817/0755 ~ Patentansprüche -

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Begrenzung der Ladung einer Akkumulatorenbatterie mit konstanter Spannung, da d u r c h g e k e η η ζ β ic h η e t, dass diese Begrenzung wirksam wird, wenn die Ableitung des Ladestroms naah der Zeit einen bestimmten positiven Wert überschreitet,

2. Verfahren.gemäss.Anspruch l.,,d a d u rc h . · ,. ■

g e k e η η ζ e i c h η e t, dass die Ableitung durch das Verhältnis der endlichen Stromveränderung wahrend einer kurzen Dauer zu dieser Dauer dargestellt wird.

3» Verfahren gemäss Anspruch. 2, d a d u r c h g e k β η η ζ β i c h η e t^ dass das: Laden nur dann unterbrochen wird oder der Übergang vom Laden zum normalen Betrieb nur dann stattfindet, wenn das Verhältnis sich während einer bestimmten Zeitdauer oberhalb des bestimmten; Wertes hält *

4. Verfahren gemäss einem der vorgenannten Ansprüche» dadurch g e k e η η % e i, c b η e t, dass der Wert der Veränderung erhalten wird, indem der Wert der entsprechenden Veränderung einer Spannung bestimmt wird, die proportional zur Ladestromstärke ist·

5. Verfahren gemass Anspruch 4> d a d u r c h

g e k e η ηζ e i c h η e t, dass die Bestimmung des Wertes der Veränderung dieser Spannung nach einem analogen Verfahren erfolgt*

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6. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekenn ζ e i c h η e t, dass die Bestimmung des Wertes der Veränderung dieser Spannung nach einer digitalen Methode erfolgt *

7» Verfahren gemass Anspruch 5, d a d u r c h g e k e η η ζ θ i c h η e t, dass fortlaufend die an einem Punkt zu einem gegebenen Zeitpunkt gemessene Spannung mit der Spannung verglichen wird, die nach einem gegebenen Verzögerungstakt vorliegt, der durch einen Schaltkreis hervorgerufen wird, zu dem mindestens ein einem Widerstand zugeordneter Kondensator gehört.

8. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 5 und 7» d a di u r e h g β k e η η ζ e i c h η e t, dass die Spannungen an zwei Kondensatoren verglichen werden, die abwechselnd während bestimmter Dauer nacheinander über eine dem Lädestrom proportionale Spannung aufgeladen werden.

9· Verfahren gemass Anspruch 6, dadurch g ei k. e η η ζ e i c h η ö^t _t dass diese Spannung in Impulse umgewandeilfe wird, deren Frequenz proportional zu ihrem Wert ist,, um die Veränderungen; dieser Frequenz: zu messen.

3,0. Verfahren gemlss Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ er, i c h η e t, dass diese Spannung in Impulse umgewandelt wird, deren Frequenz proportional zu ihrem Wert ist, und die Veränderungen ihrer Periode gemessen, werden*

11.. Vorrichtung, mit dem das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt werden kann.

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