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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umwandeln grobkristalliner schwerlöslicher Bleisulfatkristallschichten in Bleiakkumulatoren beliebigen Alters, beliebigen Ladezustandes und beliebigen Zustandes hinsichtlich der Kristallisation der Schichten eingeschränkt auf Nennkapazitätswerte (bestimmt nach K20) bis 1000 Ah, sowie eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
Zur Verringerung der Umweltbelastung kann durch die Verlängerung der Einsatzdauer von Bleiakkumulatoren ein wesentlicher Beitrag geleistet werden. Die praktisch erreichbare Lebensdauer einer Starterbatterie liegt im Bereich von 8-12 Jahren. Diese zu erwartende Lebensdauer wird jedoch häufig nicht erreicht, da das Entstehen von schwerlöslichem grobkristallinem Bleisulfat die Einsatzdauer des Akkus drastisch reduziert.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Umwandlung und damit Beseitigung der schwerlöslichen und funktionsbeeinträchtigenden Bleisulfatkristallschichten in Bleiakkumulatoren Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren und einer entsprechenden Anordnung gelöst. Durch Anwendung der Erfindung können grobkristalline und schwerlösliche Bleisulfatschichten in einfacher Weise wieder in die ursprünglichen Ausgangsstoffe zurückgeführt werden. Damit wird erreicht, dass die Funktionseinheit des Bleiakkumulators eine maximale Verlängerung der Einsatzdauer am jeweiligen Einsatzort erfährt.
Dem erfindungsgemässen Verfahren entsprechend werden die durch verschiedene äussere Einflüsse in der Bildung begünstigten schwerlöslichen Bleisulfatschichten mittels gezielter, durch Einprägen von elektrischem Strom verursachten, lonenwanderungen abgebaut. Diese lonenwanderung kann erfindungsgemäss durch das Wirken von äusseren Kräften - also von Kräften, deren Kraftursache ausserhalb und deren Kraftwirkung innerhalb der Funktionsgrenzen des Bleiakkumula- tors liegt, auf die geladenen Teilchen verstärkt, und in der Effizienz deutlich gesteigert werden.
Eine bekannte Variante, schwerlösliche Bleisulfatschichten in Lösung zu bringen, ist der Einsatz von chemischen Additiven, wie z. B Kobalt- oder Borverbindungen. Der Nachteil beim Einsatz derartiger Substanzen Ist, dass die Zusätze nicht die gewünschte Wirkung erzielen.
Ein weiteres Verfahren, welches aus der einschlägigen Literatur bekannt Ist, besteht darin, die Batteriesäure auszuleeren, und anstelle der Säure destilliertes Wasser in die Zellen einzufüllen.
Dabei wird eine künstliche Steigerung der Differenz der Säuredichte zweier relevanter Dichtewerte im Bleiakku erzielt, wodurch, bei einem anschliessenden Ladevorgang, es zu einer Entsu) fat ! erung kommen kann. Der Nachteil des erwähnten Verfahrens liegt darin, dass Manipulationen an der Säure durchgeführt werden müssen, wodurch der apparative Aufwand enorm ansteigt.
Demgegenüber erweist sich das erfindungsgemässe Verfahren in der Anwendung als wesentlich komfortabler, billiger und einfacher in der Handhabung, zumal weder Säure aus den Zellen entfernt werden muss, noch Zusätze der Zellflüssigkeit dimensioniert und beigemengt werden müssen.
Dadurch können auch keine Fehlanwendungen auftreten ; gleichermassen kann keine Schädigung der Funktionseinheit Bleiakkumulator auftreten.
Als Vorteil des Verfahrens muss angeführt werden, dass neben der Inbetriebnahme des erfindungsgemässen Gerätes die Herstellung einer zweipoligen elektrischen Verbindung (ein Anklem- men) zum erfindungsgemässen Gerät die einzig nötige Aufgabe ist. Insbesondere ist es nicht notwendig, wie beim Laden von Bleiakkumulatoren üblich, die Stopfen der Zellen zu lockern, um den Gasaustausch mit der Umgebungsluft zu verstärken.
Weiters ist aus der einschlägigen Literatur bekannt (z. B. HU 30095), defekte Zellen durch Tauschen derselben gegen intakte Zellen zu beseitigen, und damit die Funktion der Gesamteinheit
Bleiakkumulator wiederherzustellen. Der Nachteil dabei ist abermals der hohe apparative und konstruktionstechnische Aufwand. Bei diesem Verfahren müssten die Akkumulatoren bereits in der Fertigung daraufhin konstruiert werden, dass im Zuge des Einsatzes eventuell Zellen getauscht werden müssen. Dies erhöht die Kosten, und wird in der Praxis nicht durchgeführt. Demgegenüber wird durch das erfindungsgemässe Verfahren eine einseitige Abnützung einzelner Zellen oder Teile von Zellen verhindert, und damit ein Austausch nach oben beschriebener Methode vermieden.
Des weiteren sind Verfahren bekannt, welche dazu dienen, Akkumulatoren zu laden (z. B.
EP 0470065). Dies kann sowohl durch kontinuierliche oder auch durch pulsartige Gleichströme (z. B WO 92/07404) als auch durch Wechselströme (z. B FR 908269) bzw. Mischströme erfolgen.
Darüber hinaus sind Verfahren bekannt, während des Ladevorgangs den Akkumulator zu beschallen (DE 891405 und GB 1377078 betreffend alkalische Akkumulatoren, GB 1377732
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betreffend nicht-alkalische Akkumulatoren). Vollständigkeitshalber wird erwähnt, dass zur Regeneration von NiCd-Akkumulatoren zahlreiche Verfahren bekannt sind (beispielsweise US 3454859 oder CH 677560 zur Beseitigung von Zellkurzschlüssen), jedoch unterscheiden sich diese Akkumulatoren in ihrem Aufbau und in der chemischen Wirkungsweise grundlegend von jenen dieser Anmeldung zugrundeliegenden, sodass diese Verfahren nicht übertragbar sind, auch zur Regeneration von Primärzellen, beispielsweise Alkaii-Mangan-Zellen, sind Regenerationsverfahren bekant (z.
B. DE 3606991).
Der Nachteil bei allen bekannten Verfahren für Btei/Säure-Akkumutatoren ist, dass unspezifisch hinsichtlich der Fähigkeit des Akkus, Energie zu speichern, vorgegangen wird. Hat sich ein Teil der aktiven Masse des Bleiakkumulators bereits in schwerlösliche grobkristallines Bleisulfat umgewandelt, so sind oben zitierte Verfahren und Geräte zur Ausführung dieser Verfahren oft unzweckmässig im Einsatz, da derartig beeinträchtigte Bleikumulatoren die angebotenen Ladeströme nicht aufnehmen können, und diese Ströme fast ausschliesslich in Verluste umgewandelt werden.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch gelöst, indem der gesamte Akkumulator oder einzelne Akkumulatorzellen folgenden Schritten unterworfen werden : a) Ermittlung des Grades der Schädigung durch einen oder mehrere Prüfzyklen ; b) Konditionierung des Akkumulators durch Stromimpulse im kA-Bereich und im Zeitbereich von s bis zu s und darauffolgende Ladung durch Einprägen von Spannung ; c) Hochstromentladung mit einem Strom grösser K5 ; d) Ladung nach Kennlinie ; e) Entladen nach erzwungenem K20, Berechnung der entnommenen Energie und damit der Kapazität des Akkumulators ;
f) Ladung wie unter d) ; Die Schritte e) und f) werden solange wiederholt, bis die Steigerung der Kapazität den Wert von beispielsweise 5% nicht mehr überschreitet, wobei die Energieflüsse durch die Beaufschlagung des Akkumulators oder von Teilen desselben mit Gleich- und/oder Wechselspannung bzw. mit Impulsen variabler Amplitude, Breite und Frequenz, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Einwirkung von elektrischen und/oder magnetischen Gleichfeldern bzw. mit elektromagnetischen Wechselfeldern hervorgerufen werden.
Somit weist das erfindungsgemässe Verfahren den wesentlichen Vorteil auf, den Zustand des Bleiakkumulators zu jedem Zeitpunkt zu erfassen. Dadurch wird dem Bleiakkumulator nur diejenige Energiemenge zur Verfügung gestellt, welche er tatsächlich aufnehmen kann. Als Folge dieser Massnahme wird einerseits eine Beschädigung des Akkus bzw der Zellgitter durch lokal überhöhte Säuredichte verhindert, als auch eine Einsparung und äusserst effiziente Nutzung von elektrischer Energie erzielt.
Zusätzlich erfahren die elektrisch geladenen Teilchen eine wesentliche Unterstützung dadurch, dass von den-ausserhalb des Kastens des Akkumulators angebrachten - Feldplatten elektromagnetische Kräfte auf die Ionen ausgeübt werden, welche diese beschleunigen und damit einerseits eine künstliche Erhöhung der onen) eitfähigkeit bewirken und andererseits den Durchtritt der Ionen zwischen den feinen Plattenporen des Bleiakkumulators beschleunigen.
Letztendlich werden durch das Anwenden des erfindungsgemässen Verfahrens in regelmässigen Abständen und zu sehr frühen Zeitpunkten der Einsatzdauer von Bleiakkumulatoren gleichermassen wie bei Bleiakkumulatoren, deren aktive Masse bereits durch grobkristalline Bleisulfatanteile f) ächen- und votumsmässig in höherem Ausmass beeinträchtigt sind, hervorragende Ergebnissen hinsichtlich der Verlängerung der Lebensdauer erreicht. Zudem ergibt sich, dass durch Anwendung des Verfahrens an Bleiakkumulatoren Folgeschäden, wie z.
B. das Auftreten von Zeilkurzschüssen durch Verbiegen von Plattenteilen aus Gründen der Massezunahme von einzelnen Akkumulatorteilen von vornherein unterbunden werden können, wodurch auch allfällige Reparaturmassnahmen, wie die Anwendung bekannter Verfahren zur Beseitigung von Zellkurzschlüssen, unterbleiben können. Eine weitere Abgrenzung zu den diversen Ladeverfahren lässt sich auch dahingegend treffen, als ein vollgeladener Bleiakkumulator in regelmässigen Abständen dem erfindungsgemässen Verfahren unterzogen werden sollte, ohne dass der Ladezustand selbst dies erfordem würde.
Durch die grobkristallinen Sulfatschichten, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren in eine feinkristalline Form umgewandelt werden, wird der Austausch der inneren und äusseren Säure behindert. Dieser Nachteil wird dadurch gelöst, indem der Akkumulator während der Lade- und/oder Entladevorgänge einer mechanischen Rüttelung unterzogen wird, bzw. indem die Säure während der Lade-und/oder Entladevorgänge umgewälzt wird.
Ein weiteres Problem stellt die elektrotechnische Umsetzung des oben beschriebenen Verfahrens dar. Dies wird durch die Verknüpfung folgender Baugruppen erfindungsgemäss gelöst Eine
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Energieversorgung bestehend aus der Regeleinheit und der Leistungseinheit zur Beaufschlagung des Akkus mit Strom bzw. Spannung, welche gleichzeitig auch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gleichspannung bzw.
Impulsen variabler Amplitude, Breite und Frequenz enthält, gemäss der in einer Datenbank gespeicherten Parameter, eine weitere Energieversorgung, bestehend aus einer weiteren Regeleinheit und einer weiteren Leistungseinheit, welche als Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer und/oder magnetischer Gleichfelder bzw. elektromagnetischer Wechselfelder verwendet wird, mindestens zwei Temperatursensoren zur Überwachung der Umgebungstemperatur und der Akku-Innentemperatur, eine Zentraleinheit mit Datenbank, welche Vergleiche zwischen aktuellem Istzustand und Sollzustand vornimmt und welche die nötigen Steuerungen für die Stromerzeugung bzw. die Felderzeugung vornimmt, eine Schnittstelle zur Datenübertragung zwischen Zentraleinheit und einer möglichen Peripherie (externer Rechner, Modem, o.
Åa.) und eine Energieversorgung für die gesamte Anordnung selbst. Darüber hinaus werden zur weiteren Unterstützung des Säureaustausches wahlweise mechanische Rüttelsysteme und/oder Säure-Umwälzmechanis- men vorgesehen.
Anhand der nachfolgenden Beschreibung und einer beispielsweisen Anordnung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird unter Zuhilfenahme von Zeichnungen das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen :
Figur 1 ein Übers ! chtsbiid eines Gerätes, welches zur Implementierung des erfindungsgemä- ssen Verfahrens eingesetzt werden kann ;
Figur 2 ein Schema, auf welche Weise die ausserhalb der Funktionseinheit Bleiakkumulator wirkenden Kräfte in Symbiose mit den innerhalb des Akkumulators wirkenden Kräften zum Einsatz gelangen können ;
Figur 3 ein Übersichtsbild eines möglichen Ablaufschemas zur Steuerung des Regenerationsverfahrens ;
Figur 4 ein Beispiel für eine im Verfahren implementierte Sollmassnahme.
Figur 1 zeigt beispielweise ein Ubersichtsbild eines Gerätes, mit welchem das Verfahren des Abbaus von grobkristallinen schwerloslichen Bleisulfatkristallschichten in Starterbatterien vorzugsweise bel Bleiakkumulatoren, ausgeführt werden kann. Die Funktionsweise wird folgendermassen beschrieben
Einheit E 1 hat die Aufgabe, die Energieversorgung des gesamten Gerätes sicherzustellen. Die notwendige Primärenergie kann dabei grundsätzlich aus dem Netz bezogen werden. Möglich sind auch eine zusätzliche, oder ausschliessliche Speisung aus Solarenergie oder ein Energiebanksystem ; der Begriff des Energiebanksystemes beinhaltet, dass die aus den einzelnen Akkumulatoren freiwerdenden Energiemengen zur Speisung von Akkumulatoren, welche gerade zur Energieaufnahme eingestuft sind, herangezogen wird.
Einheit E 2 dient dazu, die bereitgestellte Pnmärenergie in jene Form zu bringen, welche von den Akkumulatoren ihrem Zustand entsprechend ideal verwertet werden können. Dabei sind reine Gleichströme und zerhackte (pulsartige) Gleichströme in gleicher Weise wie Wechselströme bzw. Mischströme sinnvoll anzuwenden. Eine weitere Aufgabe der Einheit E 2 ist, die Energieflussrichtung zu definieren und die fliessende Energiemenge einzustellen. Der Mittelwert der Grössen gibt die Energie- und damit die lonenflussrichtung vor. In gleicher Welse wie der Mittelwert verfahrensbedingt wahlfrei ist-vorzugsweise wird im Bereich geringer Werte openert-sind auch die Pulshöhe und die Pulsfrequenz dem Verfahren entsprechend wahlfrei.
Die im Anschluss folgende Einheit E 3 dient dazu, die elektrischen Grössen Spannung und Strom zur Bereitstellung der benötigten Energiemengen und Energieflussrichtungen zu formen
Einheit E 4 dient zur Kontrolle und Überwachung sämtlicher auftretender Steuer-, Mess- und Regelgrössen
Die Schutzeinheit E 5 dient als Bindeglied zwischen dem erfindungsgemässen Gerät und den Zellverbänden (respektive in Form mehrer Bleiakkumulatoren), deren grobkristalline, schwerlosliche Bleisulfatkristallschichten umzuwandeln sind In Folge werden die einzelnen Zellen, die Zellverbände, der einzelne Bleiakkumulator bzw. Bleiakkumulatorverbände kurz als Akku bezeichnet.
Einheit E 6 bewirkt, dass verfahrensunterstützende Kräfte den Akkus aufgeprägt werden. Diese Kräfte können sowohl elekrostatischer und elektrodynamischer als auch magnetostatischer bzw. magnetodynamischer Form sein. Sie dienen dazu, die lonenwanderung in Richtung des Energieflusses zu unterstützen oder zu hemmen. Einheit E 6 kann auch neben gasförmigen mit flüssigen
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oder festen Medien zur Anpassung der Leitfähigkeit ausgestattet sein.
Einheit E 7 stellt die Gesamtheit der Akkus (in oben festgelegtem Sinne) dar. Gleichermassen kann es sich hiebei also um eine einzelne Zelle, um einen einzelnen Bleiakkumulator, sowie auch um eine Mehrzahl von Bleiakkumulatoren handeln. Diese können, müssen aber nicht zwangsläufig und ständig der Wirkung von Einheit E 6 ausgesetzt sein.
Einheit E 8 hat die Aufgabe, die Vorgabe der Grösse, die Formung sowie die Bereitstellung der notwendigen Primärenergie im allgemeinen zum Aufbau der einzusetzenden Felder zu bewerkstelligen.
Einheit E 9 dient als Schnittstelle zur Peripherie oder includiert diese. Ober diese Schnittstelle können Daten ein- und ausgelesen werden, Prozesse kontrolliert und extern gesteuert werden Weiters dient sie dazu, mehrere Funktionseinheiten miteinander zu verbinden, und diese im Verbund zu betreiben.
ZE stellt die Zentraleinheit dar. Sie besteht entweder aus einem mikroprozessorgesteuerten Rechner mit Peripherie oder einer festverdrahteten Logik mit ebensolcher. In der Zentraleinheit werden sämtliche Prozessentscheidungen getroffen. Sämtliche notwendigen Informationen sind in Dateien gespeichert, welche die ablaufenden Prozesse steuern und kontrollieren. In diese Zentraleinheit werden sämtliche anfallenden aktuellen Statusinformationen übertragen, dort werden sie verarbeitet, und somit für weitere Prozesse In Folge zur Verfügung gestellt. Diese Zentraleinheit ist über bidirektioneale n-kanalige Leitungen (bezeichnet mit SLx) mit den wichtigen Elementen des Gerätes verbunden.
Nachfolgend aufgelistete Aufgaben werden von der Zentraleinheit ausgeführt : * Interne Aufgaben
Die Berechnung von verschiedenen Zustandsbildern der Akkus in Einheit E 7 ; z. B. aktuelle
Kapazität, aktueller Ladezustand, Erfassung und Auswertung der anfallenden Daten, Ein- tragen des Datenmateriales in die aktuelle Datenbank (selbstlernende Option), sowie der
Vergleich der empirisch ermittelten Daten mit den vorliegenden aktuellen Daten, daraus die
Ermittlung der Güte der Akkus. Eine weitere Aufgabe der Zentraleinheit ist die Auswahl und
Abstimmung der weiteren Massnahmen in Hinsicht auf die errechnete Güte.
'Externe Aufgaben
Die Verarbeitung der gemessenen Werte für Ströme und Spannungen, die Verarbeitung der gemessenen Randbedingung wie z. B. der Umgebungstemperatur oder der Akkutemperatur, sowie die Verarbeitung der gemessen Werte für die Feldstärke, welche auf Einheit E 7 wirkt.
'Weitere Aufgaben
Die Bedienung der Schnittstelle, d. h. Aufbereitung der Systemparameter und der angelegten
Dateien, sodass diese von aussen mittels geeigneter Apparaturen abgefragt werden können, und dass in geeigneter Form mit peripheren Apparaturen oder weiteren Einheiten kommuni- ziert werden kann.
Die einzelnen Einheiten sind untereinander mit Leitungen zur Übertragung von elektrischen Grössen (ELx) verbunden.
Figur 2 zeigt ein beispielsweises Übersichtsbild eines Aufbaues, worin die Wirkungsweise der Felder dargestellt ist Dabei sind Einrichtungen (2) zur Ausübung von inneren Kräften (F, ) sowie Einrichtungen (1) zur Ausübung von äusseren Kräften (Fa), welche über leitfähige Medien innerhalb (7) und ausserhalb (4) des Akkus (5) insbesondere auf die elektrisch geladenen Teilchen (6, angeführt sind SO', H+, und OH Ionen) wirken, angeordnet. Die äusseren Felder werden über Anschlüsse (3), die inneren Felder über die Pole des Akkus (+ bzw.-) eingespeist. (8) stellt die ortlichen Grenzen der gesamten Funktionseinheit dar. Die äusseren Kräfte werden dementsprechend durch das äussere Feld generiert, die inneren Kräfte stammen von den inneren Feldern im Akkumulator.
Die Ionen erfahren die Summenkraftwirkung, welche sie in Bewegung setzt und damit die Umwandlung der grobkristallinen schwerlöslichen Bleisulfatkristatlschicht initiiert. Zur Anpassung der Leitfähigkeit kann die äussere Einheit neben gasförmigen Medien auch flüssige oder feste Substanzen beinhalten.
Figur 3 zeigt eine mögliche Abfolge der Vorgänge im mikroprozessorgesteuerten Rechner oder der festverdrahteten Logik (Ablaufschema). Wesentlich dabei ist die erfindungsgemässe Implementierung der Verknüpfung der Istzustände mit dem gespeicherten Datenmaterial, wodurch der gewünschte Effekt eintritt, worauf in der allgemeinen Beschreibung hingewiesen wird.
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Phase 1 : Ermitteln des Grades der Schädigung des Bleiakkumulators
Die verschiedenen möglichen Schädigungen des Bleiakkumulators werden durch das Hintereinandersetzen mehrerer Prüfzyklen ermittelt Hauptsächlich treten Schädigungen durch Sulfaterung (Altersulfatierung, Sulfatierung durch Lagerung vor allem im entladenen Zustand) sowie durch Zellkurzschlüsse (verursacht durch Sulfatierung sowie durch Zerfall der Gitter) auf. Die Verschlammung als Ausfallsursache tritt bei modernen Bleiakkumulatoren mit ausreichend grossem Schlammraum gegenüber den zuvor angeführten Effekten in den Hintergrund. Die Prüfzyklen umfassen beispielsweise die Ermittlung und Speicherung elektrischer Kenngrössen wie. Ruhespannung, Verhalten der Klemmenspannung unter Last (z.
B. bei 1 A Laststrom über einen Zeitraum von 5 Minuten), Erholspannung nach Abschalten der Last. Weiters werden herangezogen : Ermittlung der Form und Ausprägung des Spannungssackes, Ermittlung des Ladeverhaltens (z. B. durch kurzzeitiges Anlegen einer Gleichspannung). Zur Hilfestellung und Erhöhung der Aussagekraft der Messungen kann die Eingabe der Nennwerte des jeweiligen Akkumulators über entsprechende Eingabeeinrichtungen (Tastatur, Touch Screen, etc. ) vorgenommen werden. Dadurch kann insbe- sondere auch gewährleistet werden, dass im Anschluss an die Regeneration eine qualifizierte Aussage darüber getroffen werden kann, ob der Akkumulator die ihm zugedachte Aufgabe wieder erfüllen kann.
Phase 2 : Konditionierung des Bleiakkumulators
Abhängig vom ermittelten Zustand des Bleiakkumulators muss dieser konditioniert werden.
Diese Konditionierung erfolgt in zwei unabhängig voneinander ablaufenden Teilschritte. Ein Teilschritt ist, den Bleiakkumulator mit Strompulsen bis in den kA-Berelch zu beaufschlagen. Die entsprechenden Beaufschlagungszeiten können sich dabei von lS bis zu s erstrecken. Diese Massnahme dient zur Beseitigung von Zellkurzschlüssen. Ein weiterer Teilschritt ist, den Bleiakkumu- lator durch die Einprägung von Spannung zu laden
Phase 3. Hochstromentladung
Der Bleiakkumulator wird rechnergesteuert mit hohem Strom entladen. Dabei kann entweder ein konstanter Strom entnommen werden oder der Akku nach einer Spannungskennlinie entladen werden. Wesentlich dabei Ist, dass der Strom grösser K5 ist.
Durch diese Massnahme tritt - verur- sacht durch die Verarmung der inneren Säure - eine hohe Konzentrationsdifferenz der inneren gegenüber der äusseren Säure auf. Diese Differenz verursacht einen stark erhöhten Diffusionsquotienten der inneren und der äusseren Säure wodurch es zur Öffnung von Poren in den sulfaterten aktiven Massen kommt. Dieser Schritt ist notwendig, um in der nachfolgenden Phase 4 die Erhöhung der lokalen Säuredichte beim Laden unterhalb der vertretbaren Grenzen zu halten
Phase 4 : Ladung
Der Bleiakkumulator wird rechnergesteuert nach Kennlinien geladen Die Kennlinien orientieren sich hauptsächlich an spannungs- oder zeitbezogenen Abbruchkriterien, nach deren Überschreitung von einem Ladeverfahren auf ein anderes Ladeverfahren gewechselt werden kann.
Durch den Einsatz schonender Ladeverfahren wird eine Schädigung des Akkumulators durch Übertemperatur, Überladung und Gasung hintangehalten. Ziel des Ladeprozesses In Phase 4 ist, moglichst viel Bleisulfat In Lösung zu bringen und zu Blei bzw. Bleidioxid rückzuwandeln
Phase 5 : Entladen nach erzwungenem K20
Der Bleiakkumulator wird nach mit Entladeströmen beaufschlagt, die bewirken, dass die Akkumulatorspannung einem annähernd konstanten Spannungsabfall innerhalb gleicher Zeitintervalle (lineare Entladespannung) folgt. Ausgegangen wird von der Ruhespannung des Akkumulators, die sich nach ca. 5 Stunden einstellt. Beendet wird der Entladevorgang bei Erreichen einer Entladeschlussspannung von z. B. 10. 8 V.
Die entnommene Energie wird berechnet und daraus die Kapazität des Akkumulators bestimmt
Phase 6 : Ladung, wie Phase 4
Phase 5 und Phase 6 werden solange wiederholt, bis die Steigerung der Kapazität des entsprechenden Bleiakkumulators den Wert von beispielsweise 5% nicht mehr unterschreitet, d. h. nennenswerte Zuwächse der Kapazität nicht erwartet werden können. Im Anschluss an diese Wiederholschleife kann eine weitere Entladephase folgen. Das Ziel dieser Phase ist die konkrete Ermittlung der aktuellen Kapazität des Bleiakkumulators (K20) Aus dem zuletzt errechneten Kapazitätswert (erzwungene K20) wird der Entladestrom ermittelt und der Akkumulator damit beaufschlagt. Ergeben sich Abweichungen von der Entladedauer von 20 Stunden, so werden die Werte
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entsprechend hochgerechnet.
An diese letzte Entladephase folgt eine weitere Ladephase (sinngemäss wie Phase 4) mit nachfolgender Erhaltungsladung. Nach Abschluss dieser Prozesse hat der Akkumulator die maximal mögliche Kapazität wieder erreicht. In sehr vielen Fällen kann er dadurch für seine ursprüngliche Aufgabe wieder eingesetzt werden. Der gesamte Prozess der Regeneration wird von Prüfzyklen begleitet. Diese Prüfzyklen stellen hauptsächlich fest, ob die Fortsetzung des Regenerationsprozesses sinnvoll ist. So kann z. B. durch das wiederholte Auftreten von Zeilkurzschüssen im Rahmen der Regeneration der Erfolg in Frage gestellt werden. Des weiteren kann der Fall eintreten, dass Zellkurzschlûsse durch das Beaufschlagen nach dem dargestellten Verfahren nicht entfernt werden können.
Dieser Zustand wird durch die Prüfzyklen erkannt und die Regeneration in Folge mit einer Fehlermeldung abgebrochen.
Figur 4 zeigt ein Beispiel für eine Kennlinie, welche als Basisdatenmaterial dem Prozess zur Verfügung gestellt wird. Dabei handelt es sich um eine speziell adaptierte Entladekennlinie. Durch den On-Line-Vergleich der aktuellen Prozessdaten mit den gespeicherten Sollwerten des umfassenden Basisdatenmateriales - hier beispielsweise der Entladekurve können präzise und kontrollierte Energieentnahmevorgänge am Akku vorgenommen werden Desgleichen lassen sich Energiezufuhrprozesse gleichermassen exakt und wirkungsvoll dimensionieren. Dadurch werden - In Zusammenwirkung mit dem äusseren Feld - effiziente Umwandlungsprozesse der grobkristallinen schwerlöslichen Bleisulfatkristallschichten durchgeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Umwandeln grobkristalliner schwerlöslicher Bleisulfatkristallschichten in
Bleiakkumulatoren beliebigen Alters, beliebigen Ladezustandes und beliebigen Zustandes hinsichtlich der Kristallisation der Schichten eingeschränkt auf Nennkapazitätswerte (be- stimmt nach K20) zwischen 10Ah minimal und 500 Ah maximal gekennzeichnet dadurch, dass der gesamte Akkumulator oder einzelne Akkumulatorzellen folgenden Schritten unter- worfen werden : a) Ermittlung des Grades der Schädigung durch einen oder mehrere Prüfzyklen ; b) Konditionierung des Akkumulators durch Stromimpulse Im kA-Bereich und im Zeitbe- reich von Ils bis zu s und darauffolgende Ladung durch Einprägen von Spannung ; c) Hochstromentladung mit einem Strom grösser K5 ; d) Ladung nach Kennlinie ;
e) Entladen nach erzwungenem K20, Berechnung der entnommenen Energie und damit der Kapazität des Akkumulators, f) Ladung wie unter d) ; die Schritte e) und f) werden solange wiederholt, bis die Steigerung der Kapazität den Wert von beispielsweise 5% nicht mehr überschreitet, wobei die Energieflüsse durch die Beauf- schlagung des Akkumulators oder von Teilen desselben mit Gleich- und/oder Wechsel- spannung bzw. mit Impulsen variabler Amplitude, Breite und Frequenz, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Einwirkung von elektrischen und/oder magnetischen Gleichfeldern bzw. mit elektromagnetischen Wechselfeldern hervorgerufen werden.