AT502496B1 - Verfahren und anordnung zur veränderung des lade- und gesundheitszustandes (soc, soh) bei akkumulatoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des Lade- und Gesundheitszustandes (SOC - state of Charge, SOH - state of health) von Akkumulatoren durch die Ausführung einer neuartigen Methode zum Abbau von Elektrolytschichtungen. Säureschichtungen, vornehmlich in horizontaler Ausrichtung, werden bei Blei/Säure-Akkumulatoren vornehmlich durch die Einwirkung der Schwerkraft auf den Elektrolyten generiert. Sie treten grundsätzlich immer auf, bereits fabrikneue Batterien weisen nach Abschluss der Produktion Säureschichtungen auf. Auch Blei/Säure-Akkumulatoren mit anderen Technologien zur Bindung des Elektrolyten (z.B. Gel oder AGM) sowie Batterieausführungen in unterschiedlichen mechanischen Bauformen der Batterien bzw. Batteriezellen sind davon betroffen.

Die Säureschichtung wird später im Einsatz in ihrem Anwendungsbereich insbesondere durch Entladeprozesse ohne nachfolgende vollständige Wiederaufladung der Batterie verstärkt. Das Auftreten von Säureschichtungen führt primär zu einer signifikanten Reduktion der Leistungsfähigkeit des Akkumulators. Sekundär führt sie zu einer inhomogenen Abnutzung und Alterung der Platten einer Batterie, bedingt durch die höhere Säuredichte im unteren Bereich und die geringere Säuredichte im oberen Bereich der einzelnen Zellen der Batterie. Folgeschäden, wie z.B. Korrosion, Abschlammung und Sulfatierung und damit verbunden auch eine schnellere Alterung der Batterie resultieren weiters aus dem Umstand, dass die Säure in Batterien geschichtet ist.

Bedingt durch mehrere Gründe, insbesondere aber durch zunehmende - zyklische Belastungen, - nicht ausreichende Wiederaufladungen und - eine feste mechanische Einbauweise treten bei Blei/Säure-Akkumulatoren vornehmlich im Einsatzbereich von KFZ (Starterbatterien, Bordnetzbatterien), aber auch bei Batterien im Einsatz bei stationären Anlagen (USV-Anlagen, Solaranlagen, etc.) zunehmend Säureschichtungen auf. Als nicht ausreichende Wiederaufladung ist ein Ladungsvorgang dann zu bezeichnen, wenn entweder in Folge einer unzureichenden Ladespannung, einer zu kurzen Ladezeit oder einer zu geringen Mobilität der Ionen (z.B. bedingt durch tiefe Temperaturen) es zu keiner vollständigen Rückführung des gebildeten Entladungsproduktes (Bleisulfat) kommt bzw. die Ladung nicht ausreicht, um den Elektrolyten durch auftretende chemische Prozesse (insbesondere Oasung) zur Durchmischung und damit Beseitigung der Säureschichtung zu bringen.

Der Vorgang der Durchmischung der Säure durch Gasblasenbildung durch die aktive Masse in den Zellen eines Akkumulators funktioniert dermaßen, dass der Elektrolyt durch die Aufwärtsbewegung der einzelnen Gasblasen bewegt wird. Bedingt durch die Konzentration der Gasblasen im oberen Bereich der Zelle werden vorab die höher gelegen Teile des Elektrolyten bewegt. Erst bei fortschreitender Gasung über einen längeren Zeitraum werden auch die tiefer liegenden Bereiche der Zelle durchmischt.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, auftretende Säureschichtung rückzuführen bzw. das Auftreten von Schichtungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß mit einem Verfahren und einer entsprechenden Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gelöst. Durch Anwendung der Erfindung können Säureschichtungen in Blei/Säure-Batterien rückgeführt bzw. vermieden werden. Damit wird erreicht, dass die Leistungsfähigkeit des Akkumulators ohne Schichtung der Säure zurück gewonnen wird und das Auftreten sekundärer Schäden in Folge einer Säureschichtung vermieden werden kann. Insgesamt wird damit die Zuverlässigkeit des Energiespeichers gesteigert, der Produktlebenszyklus kann verlängert werden.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend wird die Säureschichtung in der Batterie durch eine, auf spezielle Art generierte Umwälzung der Säure, abgebaut. Der Abbau - die 3 AT 502 496 B1

Durchmischung - erfolgt unter Zuhilfenahme der, sich durch eine spezielle Ladung bildenden Gasblasen.

Bekannte Verfahren zum Abbau der Säureschichtung basieren entweder auf einer konventio-5 nellen Ladung der Batterie oder auf einer gesondert generierten Methode zur Erzielung einer Bewegung (Umwälzung) des Elektrolyten.

Die bekannte Methode der konventionellen Ladung beruht darauf, dass mehr oder weniger große Zellbereiche zeitweise oder andauernd mit Spannungen über der jeweiligen Gasungs-io grenze der verwendeten Batterietechnologie geladen werden. Die sich daraus bildenden Reaktionsprodukte (vornehmlich Gasblasen) und die sich einstellenden Diffusionskräfte (Diffusionsunterschied zwischen der inneren und äußeren Säure) führen zur Ausbildung von Strömungsprofilen, die letztendlich zu einem Abbau der Schichtung des Elektrolyten führen. Die unterschiedlichen entsprechenden Lademethoden (Gleich-, Wechselstrom- und Mischstromladever-15 fahren) entsprechen grundsätzlich dem Stand der Technik.

An gesondert generierten Methoden zur Ausbildung eines Strömungsprofils zum Abbau der Elektrolytschichtung sind folgende Methoden bekannt und gelten als Stand der Technik: 20 - Verwendung von Hilfselektroden

Durch Verwendung zusätzlicher Elektroden (Hilfselektroden) ist es möglich, zusätzlich zur allgemein ablaufenden Elektrodenreaktion des Akkumulators eine Gasblasenbildung zu erzeugen (Gasblasenbildung zur Elektrolytumwälzung siehe z.B. Patentschrift Nr. 25 US20030148170A1 - Electrolyte mixing in wet cell batteries, vom 6.2.2003, JONES WILLIAM; E. M.). Nachteil dieser Methode ist, dass eine zusätzliche Elektrode in den einzelnen Zellen des Akkumulators einzusetzen ist, welche hinsichtlich der Wechselwirkung der im Akkumulator stattfindenden elektrochemischen Prozesse entweder inert auszulegen ist, oder derart auszuführen ist, dass die elektrochemischen Prozesse nicht (negativ) beeinflusst werden. 30 - Einblasen von Gasen

Durch entsprechende Öffnungen und Gaskanäle (Rohre) werden Gase (vornehmlich Umge-bungsluft) in die Zellen eingeblasen. Die Austrittsorte des Gases liegen dabei vorzugsweise im 35 unteren Bereich der Zellen (siehe z.B. Patentschrift Nr EP620605A2 - Elektrolytumwälzeinrich-tung für Bleiakkumulatorenzellen vom 13.1.1994, DETA-AKKUMULATORENWERK GMBH). Es können damit aber auch ganze Austrittsbereiche abgedeckt werden (siehe z.B. Patentschrift Nr. JP57208065AA - LEAD STORAGE BATTERY COMPRISING CELL HAVING ELECTROLYTE UNIFORMING DEVICE vom 17.6.1981, YONEZU). Allen Methoden ist gemeinsam, dass die 40 Durchmischung durch eine, durch das eingebrachte Gas hervorgerufene Umwälzung des Elektrolyten bewirkt wird. Der Nachteil dieser Methoden besteht darin, dass damit ein zusätzlicher mechanischer Aufwand erforderlich ist und auch eine zusätzliche Fehlerquelle durch die Verwendung von Luftpumpen (Kompressoren) und Luftschläuchen gegeben ist. Zudem bedarf es entsprechender Belüftungsöffnungen, durch die das eingeblasene Gas wieder entweichen 45 kann. Diese Öffnungen stellen potenziell undichte Stellen der Batterien dar. Der entweichende Luftstrom entnimmt zusätzlich der Batterie insbesondere bei höheren Temperaturen Feuchtigkeit, was den Wasserverbrauch der Batterie erhöht. - Einsatz von Elektrolytpumpen 50

Unter Verwendung entsprechender Rohrsysteme wird Elektrolyt aus Bereichen mit höherer Säuredichte abgepumpt (abgesaugt) und in Bereiche mit geringerer Säure wieder in die Zelle eingebracht (siehe z.B. Patent Nr. US20040067410A1 vom 16.4.2003-Electrolyte mixing in wet cell batteries, Jones). Der Vorgang kann auch umgekehrt ausgeführt werden. Das dahinter 55 stehende gemeinsame Funktionsprinzip ist die Erzeugung eines Strömungsprofils durch die 4 AT 502 496 B1

Erzeugung einer künstlichen Bewegung des Elektrolyten, vorzugsweise verbunden damit, dass die Eintritts- und Austrittsöffnung in einer gewissen örtlichen Distanz angeordnet ist. Als Nachteile dieser Methode sind auch wieder der zusätzliche mechanische Aufwand und die Störungsanfälligkeit anzuführen. 5 - Verwendung von inneren mechanischen Rührelementen

Bekannt ist auch die Verwendung mechanischer Rührelemente im Inneren der Batterie, die auch zu einer Durchwirbelung und damit Umwälzung des Elektrolyten führen (siehe z.B. Patent io Nr. JP63055852AA vom 26.8.1986, LEAD STORAGE BATTERY AOYANAGI). Nachteil dieses Verfahrens ist - neben dem zusätzlichen mechanischen Aufwand zur Installation des Rührelements - die Störungsanfälligkeit einer solchen Einheit. - Verwendung sonstiger innerer Vorrichtungen zur Durchmischung des Elektrolyten 15

Weiters können in Batterien mechanische Vorrichtungen zur Ausbildung eines Strömungsprofils, welche die grundsätzliche Bewegungsenergie aus einer äußeren Bewegung (z.B. Bewegung beim Einsatz in mobilen Anwendungen, Fahrzeugen) entnehmen, vorgesehen sein. Da aber die natürliche Bewegung bei Batterien in mobilen Anwendungen im Allgemeinen bekannt-20 lieh eher gering ist, liefern auch Zusatzeinrichtungen zur Ausbildung spezieller Strömungsprofile nur eine sehr geringe Abhilfe. - Verwendung äußerer mechanischer Vorrichtungen zur Durchmischung des Elektrolyten 25 Eine bessere Durchmischung des Elektrolyten kann grundsätzlich auch durch Vorrichtungen zur Herstellung einer äußeren Bewegung der Batterie (z.B. Rütteln oder Kippen) erzielt werden. Der Aufwand zur Bereitstellung einer entsprechenden Einrichtung ist insbesondere im Bereich mobiler Anwendungen (vornehmlich KFZ) schwer realisierbar. 30 Zu dieser Gruppe der Elektrolytbewegung zählt auch die Durchmischung in Folge der natürlichen Fahrbewegungen beim Einsatz der Batterie in mobilen Anwendungen.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass bei sämtlichen Methoden entsprechend dem Stand der Technik entweder der mechanische Aufwand verhältnismäßig hoch und eine zusätzliche 35 Störanfälligkeit durch die Mechanik gegeben ist, oder der Nutzen des Verfahrens entsprechend gering ist.

Die Nachteile der zuvor beschriebenen Methoden zum Abbau von Elektrolytschichtungen bei Akkumulatoren (Anordnung einer oder mehrerer Akkumulatoreinzelzellen in einem gemeinsa-40 men Gehäuse), insbesondere bei Blei/Säure-Akkumulatoren, werden erfindungsgemäß entsprechend dem nachfolgend ausgeführten Verfahren gelöst: a) Aufteilung des Akkumulators in elektrische Teileinheiten 45 Die Gesamteinheit des Akkumulators wird in elektrische Teileinheiten untergliedert. Die Maximalanzahl der möglichen elektrischen Unterteilungen entspricht der Zellenanzahl des Akkumulators. Es kann z.B. eine 12V - Starterbatterie entsprechend der vorhandenen Anzahl von Einzelzellen in max. 6 elektrische Teileinheiten aufgeteilt werden. Die minimale Anzahl der Aufteilungen ist eins, d.h. im vorigen Beispiel wird die 12V - Batterie einmal unterteilt, wobei so dann zwei Gruppen zu je 3 Zellen gebildet werden (siehe Fig. 1). b) Herausführung von elektrischen Anschlüssen aus dem Akkumulator

Jede aufgeteilte elektrische Teileinheit des Akkumulators wird mit einem gesonderten elektri-55 sehen Anschluss (2) versehen, welcher die Einprägung eines gesonderten elektrischen Stro- 5 AT 502 496 B1 mes auf die elektrische Teileinheit ermöglicht. Die primären Verbindungselemente des Akkumulators (Zellverbinder) werden in ihrer Anordnung und Funktion dabei nicht verändert. c) Beaufschlagung einzelner, definierter elektrischer Teileinheiten mit Stromflüssen 5

Einzelne, dazu definierte elektrische Teileinheiten werden mittels einer entsprechenden elektrischen Strom- bzw. Spannungsquelle mit Stromflüssen beaufschlagt. In diesen definierten Teileinheiten werden damit elektrochemische Prozesse verursacht, die ausschließlich in dieser definierten Teileinheit ablaufen und die die restlichen Teileinheiten zum Zeitpunkt der Beauf-io schlagung der definierten Teileinheiten weder beeinflussen noch verändern.

Vorgang c) kann beispielsweise wie nachfolgend aufgelistet ausgebildet sein: o derart, dass lediglich eine elektrische Teileinheit definiert wird, die mit einem Stromfluss 15 versehen wird, o derart, dass alle elektrischen Teileinheiten definiert werden und mit einem Stromfluss versehen werden, o derart, dass definierte elektrische Teileinheiten mit einzelnen, unterschiedlichen Stromflüssen beaufschlagt werden. Die Richtungen der Ströme können bei unterschiedlichen defi-20 nierten elektrischen Teileinheiten grundsätzlich auch voneinander abweichen, es kann also z.B. eine Zelle geladen werden, während eine andere Zelle gleichzeitig entladen wird, o derart, dass lediglich eine oder mehrere (alle) Teileinheiten (z.B. ausschließlich für Messzwecke) definiert werden und vorübergehend oder dauerhaft mit keinem Stromfluss beaufschlagt werden, oder 25 o derart, dass sich der Stromfluss (unabhängig von der Flussrichtung) einem, von einer externen Einrichtung (Verbraucher oder Ladequelle) eingeprägten zweiten Strom durch eine oder mehrere definierte Zelle(n) überlagert und in seinerWirkung verstärkt oder hemmt.

Das beschriebene Verfahren It. Punkt a) bis c) zielt also einerseits darauf ab, bei einer oder 30 mehreren definierten Zelle(n) in Relation zu den anderen Zellen des Akkumulators, bedingt durch das Einprägen von Stromflüssen (Laden oder Entladen) unterschiedliche Ladezustände hervorzurufen (singuläre Reaktion von Einzelzellen).

Andererseits können die elektrischen Anschlüsse (2) auch dazu verwendet werden, lediglich 35 eine Beobachtung (Monitoring) der Einzelzellen (z.B. Spannungsüberwachung) vorzusehen, deren Ergebnisse in direktem Zusammenhang mit der singulären Reaktion von Einzelzellen stehen (z.B. Bestimmung des Ladezustands, Ladezustandsverlaufs, Lade- oder Entladeverlaufs, etc.). 40 Weiters soll in das erfindungsgemäße Verfahren auch die Möglichkeit einbezogen werden, Auswertungen aus den Lade- und Entladeströmen und den erfassten Spannungen in form eines Energiemanagement auf der Ebene (einer) einzelner(n) definierter(n) Zelle(n) zu nutzen (Einzelzellenmanagement). 45 Wird durch das beschriebene Verfahren eine oder mehrere definierte Zelle(n) mit weiten Bereichen der Zelloberfläche in den Bereich der Gasungsspannung bzw. in darüber liegende Spannungsbereiche geführt, so ergibt sich daraus - im Vergleich zu den restlichen Zellen - die Ausbildung einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Gasung dieser definierten Zelle(n). Es wird damit möglich, einzelne Zellen, unabhängig vom elektrochemischen Zustand des gesamten so Akkumulators zu laden, zu überladen bzw. auch zu entladen. Insbesondere entsteht dadurch die Möglichkeit zur Herstellung einer Gasungsreaktion, die zu einer Durchmischung der Säure und damit zu einem Abbau der Säureschichtung führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist dementsprechend gegenüber den Verfahren It. dem 55 Stand der Technik den wesentlichen Vorteil auf, eine oder mehrere definierte Zelle(n) derart zu 6 AT 502 496 B1 verändern, dass ein, von den restlichen Zellen abweichender Ladungszustand erzielt wird und damit Säureschichtungen effizient und ohne das Auftreten zusätzlicher Störanfälligkeiten abgebaut werden können. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn im Applikationsbereich der Batterie (Einsatz am Anwendungsort) nicht nur sehr schwierig die Bereitstellung einer aus-5 reichenden Ladung (Ladung über Gasungsspannung, nach Maßgabe über einen, zur Durchmischung ausreichend langen Zeitraum) für die gesamte Batterie bewerkstelligt werden kann. Dies ist sinngemäß auch auf Verwendungszwecke anzuwenden, wo mehrere Batterien verschaltet (Serien- und oder Parallelschaltung) eingesetzt werden. Oftmals ist es nicht zulässig, die Gesamtspannung der Anlage - vor allem dauerhaft - über einer gewissen Grenze zu betrei-io ben. Wohl aber ist es möglich, (eine) einzelne definierte Zelle(n) oder Batterie (alle Zellen sind dann definierte Zellen) mit höheren Spannungen (abwechselnd und / oder dauerhaft) zu betreiben.

Wichtig dabei ist, entweder die Information über den Zustand (Spannungslage, SOC) der ein-15 zelnen definierten Zelle(n) zu kennen oder - in Kenntnis des grundlegenden Verhaltens des jeweiligen Akkumulators - ein Ablaufprogramm zur Steuerung der Beaufschlagung (einer) einzelnen^) Zelle(n) zu generieren und die Batterie damit zu versehen.

Anordnung zur Durchführung: 20

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden: 1) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer externen, netzgebun-25 denen Spannungsversorgung

Bei Vorhandensein einer externen Spannungsversorgung ist diese zur Erzeugung der Stromflüsse in die definierte(n) Zellen(n) zum Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbesserung des Lade- und Gesundheitszustandes zu verwenden (Strom und Spannungs-30 quelle). Die Neuheit des Verfahrens reduziert sich in diesem Fall (Punkt 1) bei der Anordnung zur Durchführung darauf, dass lediglich der Schutz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Bereiche a) von ganzen Akkumulatoren beim gemeinsamen Einsatz mehrerer Batterien (Serien- und / 35 oder Parallelschaltung, z.B. bei USV-Anlagen, Elektrofahrzeugen, etc.), oder b) von ganzen Akkumulatoren beim gemeinsamen Einsatz mit anderen, definierten Zellen (Serien- und I oder Parallelschaltung), oder c) von (einer) einzelnen(r) Zelle(n) bei Akkumulatorsystemen (Serien- und / oder Parallelschaltung) 40 begehrt wird, wobei die Art des Stromes wieder aus Gleich-, Wechsel- bzw. einem Mischstrom bestehen kann.

Der Einsatz entsprechender Strom- bzw. Spannungsquellen zur Rückführung von Elektrolyt-45 Schichtungen durch Aufladung ganzer Akkumulatoren entspricht dem Stand der Technik.

Das erfindungsgemäße Verfahren grenzt sich aber gegenüber bestehenden Verfahren zur Ladung von ganzen Akkumulatoren unter Verwendung eines Einzelzellen - Ladungsverfahrens - wie es z.B. bei LilON Akkumulatoren eingesetzt wird - dahingehend ab, dass es hier zur Verso besserung des Lade- und Gesundheitszustandes des Akkumulators verwendet wird. Im Gegensatz dazu werden vergleichbare Methoden bei LilON Akkumulatoren zur Überwachung und Begrenzung der Ladespannung zur Vermeidung von Überspannungen (Explosionsgefahr) angewendet. 55 2) Anordnung zur zeitweisen oder permanenten Durchführung des Verfahrens ohne Vorhan- 7 AT 502 496 B1 densein einer externen, netzabhängigen Spannungsversorgung.

Von besonderer Bedeutung, insbesondere im Einsatz bei mobilen Anwendungen, ist eine Anordnung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn keine externe Spannungsversorgung zur 5 Verfügung steht. Dies trifft vornehmlich auf alle Einsatzgebiete von Akkumulatoren im Bereich von Starter- und Bordnetzbatterien für KFZ zu, aber auch bei Anwendungen, wo unsymmetrische Belastungen - bedingt entweder durch die Auslegung des Bordnetzes, oder durch eine unterschiedliche Alterung der eingesetzten Batterien (in der Praxis der Standardfall) auftreten, Vorkommen. 10

Eine weitere Abgrenzung zum Stand der Technik ist dabei dahingehend zu treffen, dass Schaltungen zur Strom- bzw. Spannungsaufteilung (bei seriell und / oder parallel geschalteten Batterien), so genannte Equalizer, als bekannt vorauszusetzen sind. Die Abgrenzung zu derartigen Systemen besteht darin, dass diese Gerätschaften lediglich eine Symmetrierung des Lade-15 Stroms durch eine möglichst gleichförmige Aufteilung des Ladestroms oder der Ladespannung auf alle Batterien bewirken. Die Möglichkeit zur Herstellung einer Veränderung der Spannungslage, insbesondere angewendet auf (eine) einzelne definierte Zelle(n) oder auch auf ganze Batterien, wurde dabei allerdings noch nicht beschrieben. 20 Eine Möglichkeit zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Stromflusses 2ur Beeinflussung (einer) einzelnen(r) Zelle(n), bei Systemen ohne externe Spannungsversorgung, besteht darin, aus der vorhandenen Spannung (Bordnetzspannung, Betriebsspannung des Elektrofahrzeuges, etc.) mittels einer geeigneten Spannungswandlerschaltung (Gleichspannungswandlerschaltung mit oder ohne internen oder externen Wechselspannungszwischenkreis, Schaltungen zur Span-25 nungsvervielfachung oder Spannungsteilung, aktiv bzw. passiv) diejenigen Ströme (Lade- oder Entladeströme) herzustellen, die für die Beaufschlagung der definierten Zelle(n) erforderlich ist. Bei den angeführten Schaltungen kann es sich auch um Schwingkreise handeln, in die die definierte(n) Zelle(n) eingebunden sind. 30 Als ein konkretes Beispiel für eine Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens dazu wäre eine 12V - Starterbatterie für KFZ anzuführen. Die Schaltung zur Spannungsteilung kann z.B. mit einem DC/DC - Wandler realisiert werden, welcher eingangsspannnungsseitig aus dem Bordnetz des Fahrzeuges versorgt wird. Ausgangsseitig liefert der Wandler die, zur Manipulation an einer oder mehreren definierten Zellen erforderlichen Ströme und Spannungen. Auch die 35 umgekehrte Vorgangsweise, nämlich die Entnahme von Energie aus einer oder mehreren definierten Einzelzellen (Entladung) und Einspeisung dieser Energie in das Bordnetz des'Fahrzeuges ist beschrieben.

Als besonderer Vorteil dieser Methode ist anzuführen, dass auf diese Weise eine technische 40 Möglichkeit geschaffen wird, eine oder mehrere definierte Zellen einer Batterie dermaßen mit Spannungen und Stromflüssen zu versorgen, dass in ihr/ in ihnen eine Gasung entsteht, welche zum nachhaltigen Abbau von Schichtungen des Elektrolyten ausgenutzt werden können. Damit können sämtliche Folgen aus der Schichtung des Elektrolyten a priori vermieden werden. Wechselwirkungen mit dem Fahrzeug / dem Bordnetz des Fahrzeuges treten nur dann auf, 45 wenn die Leerlaufspannung zuzüglich einem allfälligen Spannungshub an einer einzelnen Zelle / an mehreren Zellen über die Bordnetzspannung (Reglerspannung) des Fahrzeuges steigt, wie dies z.B. bei stark entladenen Batterien und / oder einem Betrieb des Fahrzeuges im Modus der Unterladung (Generator des Bordnetzes kann den Gesamtenergieverbrauch sämtlicher Verbraucher nicht bereitstellen), bzw. auch bei einem Defekt am Generatorsystem erfolgen so kann. Als einzige Konsequenz in einem dieser Fälle tritt der Zustand ein, dass - bei der Durchführung von Ladeprozessen an einer oder mehren einzelnen definierten Zellen - erst nach Kompensation des Gesamtentladestroms, welcher aus der Batterie entnommen wird (Entladestrom) in voller Höhe durch die Elektronik ein Stromfluss in Richtung Aufladung der definierten Zelle(n) erreicht werden kann. Eine Beeinflussung oder Wechselwirkung mit dem Bordnetz tritt 55 auch in diesem Fall nicht ein. Zweckmäßiger Weise wird die Funktion der Elektronik (DC/DC -

Claims (13)

1. δ ΑΤ 502 496 Β1 Wandlers) unter einer gewissen Spannungsgrenze abzustellen sein, wobei dies keine Einschränkung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. dessen Anordnung zur Durchführung darstellt. 5 Gleichermaßen stellt es keine Einschränkung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. dessen Anordnung zur Durchführung dar, wenn die Versorgung der Elektronik zur Bereitstellung der Stromflüsse ausschließlich aus der Energie des Akkumulators selbst aufgebracht wird. Aus praktischer Sicht kommt dieser Variante allerdings tendenziell eher eine untergeordnete Bedeutung zu. 10 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Veränderung des Lade- und Gesundheitszustandes (SOC, SOH) von Akku- 15 mulatoren, gekennzeichnet dadurch, dass eine individuelle Beaufschlagung einzelner, de finierter Zellen eines Akkumulators durch einen gesonderten und gegebenenfalls dem Arbeitsstrom des Akkumulators überlagerten Stromfluss generiert wird, welcher vorübergehend oder permanent über vorhandene oder gesondert hinzugefügte Kontaktierungen an einzelnen, definierten Zelle eingeprägt wird und welcher damit speziell auf diese einzelnen, 20 definierten Zellen zwecks Ladung oder Entladung einwirkt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Akkumulator {Gesamtakkumulator) als Kombinationsschaltung aus mehreren einzelnen, seriell oder parallel ver-schalteten Akkumulatoren (Teilakkumulatoren, Zellverbünden) aufgebaut ist. 25
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Anwendung an einer Zelle oder an Zellverbünden des Akkumulators (Gesamtakkumulators) mehrerer unterschiedlicher Teilakkumulatoren (Zellverbünde) erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Beaufschlagung mit einem gesonderten Stromfluss vornehmlich der Bildung von Gasblasen zur Beseitigung von Elektrolytschichtungen dient.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Beaufschlagung mit 35 einem gesonderten Stromfluss mindestens an einer einzelnen Zelle des Akkumulators und höchstens an n-1 Zellen des Akkumulators, wobei n die Gesamtzellenanzahl des Akkumulators darstellt, wobei bei Verschaltung von Verbänden von Akkumulatoren sich die Anzahl n der Zellen auf die Gesamtzellenanzahl der seriell oder parallel verschalteten Einzelzellen erweitert. 40
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Richtung der eingeprägten, elektrischen Ströme entweder mit der Richtung eines allfällig vorhandenen Arbeitsstromes des Akkumulators übereinstimmen oder zu dieser Richtung entgegengesetzt orientiert sind. 45
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Richtungen der, an mehreren unterschiedlichen Zellen eingeprägten, elektrischen Ströme, voneinander abweichen können. so
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass die eingeprägten elektrischen Ströme aus Gleich-, Wechsel- oder Mischströmen bestehen und durch eine Stromoder eine Spannungsquelle eingeprägt werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass die, zur Einprägung des 55 Stromflusses vorgesehenen Kontaktierungen zusätzlich zum Monitoring des Batteriezu- r 9 AT 502 496 B1 Standes (SOC, SOH) und / oder zum Energiemanagement dieser Zellen verwendet werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Akkumulator während 5 der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung zur Veränderung des Lade- und Gesund heitszustandes einer mechanischen Bewegung unterzogen wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Akkumulator während der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung zur Veränderung des Lade- und Gesund- io heitszustandes einer zusätzlichen mechanischen Säureumwälzung unterzogen wird.
12. 12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, dass zur Energieversorgung derjenigen Einheit, welche die Stromflüsse für die Veränderungen an den einzelnen, definierten Zellen hervorruft, eine 15 externe, netzgebundene Spannungsversorgung verwendet wird, wobei entweder serielle oder parallele Kombinationsschaltungen vollständiger Akkumulatoren mit einzelnen, definierten ebenfalls entweder seriell oder parallel verschalteten Zellen vorliegen oder serielle oder parallele Kombinationsschaltungen einzelner, definierter Zellen mehrerer Akkumulatoren vorliegen oder vollständige Akkumulatoren bei gleichzeitig und gemeinsam eingesetz- 20 ten seriell oder parallel verschalteten Batteriesystemen vorliegen.
13. 13. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Energieversorgung derjenigen Einheit, welche die Stromflüsse für die Veränderungen an den einzelnen, definierten Zellen hervorruft, 25 zeitweise oder permanent ohne eine externe, netzabhängige Spannungsversorgung aus geführt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 30 35 40 45 50 55