AT511347B1 - Verfahren zur bestimmung des alterungszustands eines akkumulators mit einer vorgegebenen nennkapazität - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustands eines Akkumulators (B) mit einer vorgegebenen Nennkapazität (Cnenn), dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Entladungsraten (CR,1,..... CRN) vorgegeben wird, auf Grundlage derer ein Entladungsstrom (I1…,IN) gemäß der Formel vorgegeben wird (Ii = CR,i * Cnenn/1h, i = 1 ... N), dass für sämtliche vorgegebenen Entladungsraten (CR,1,…, Cr,n) der Akkumulator (B) in einem ersten Schritt jeweils aufgeladen wird und anschließend in einem zweiten Schritt eine Messentladung mit dem jeweiligen Entladungsstrom (I1, …,IN) durchgeführt wird - wobei der Akkumulator (B) mit der jeweiligen Entladungsrate (CR,1, …,CR,N)entladen wird, bis der Akkumulator (B) einen der jeweiligen Entladungsrate entsprechenden Strom nicht mehr mit einer vorgegebenen Spannung entnehmbar ist, die tatsächliche Entladezeit (T1, …, TN)als Zeitspanne des Entladens bei der jeweiligen Entladungsrate (CR,1, …, CR,N) ermittelt wird, und das Produkt der tatsächlichen Entladezeit (T1, …, TN)und der jeweiligen Entladungsrate (CR,1, …, CR,N) ermittelt wird - und dass die für die einzelnen vorgegebenen Entladungsraten (CR,1, …,CR,N)ermittelten Entladezeiten ein Mittelwert (T) gebildet wird, der als Indikatorwert (SOM) für den Alterungszustand des Akkumulators (B) angesehen wird.

Description

österreichisches Patentamt AT511 347B1 2012-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes eines Akkumulators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren bekannt, den Alterungszustand eines Akkumulators zu definieren und zu bestimmen. Die meistgewählten Ansätze zur Bestimmung und Definition des Alterungszustandes eines Akkumulators beruhen entweder auf der Bestimmung der maximal entnehmbaren Ladungsmenge oder auf der Bestimmung des Innenwiderstandes des Akkumulators. Diese Werte werden jeweils mit den zu Beginn der Lebensdauer des jeweiligen Akkumulators gemessenen Werten verglichen, wobei aus dem Unterschied der beiden Werte zu einander auf eine Alterung geschlossen werden kann. In den meisten Fällen haben neue Akkumulatoren jeweils ihre Nominalkapazität sowie ihren nominellen Innenwiderstand.

[0003] In den meisten Fällen ist die Nennkapazität eines Akkumulators höher als die bei einem gebrauchten Akkumulator gemessenen Kapazität. Weiters ist auch der nominelle Innenwiderstand geringer als der bei einem gebrauchten Akkumulator gemessene Innenwiderstand. Eine Definition für die Nennkapazität eines Akkumulators sowie der Entladerate kann den beiden Veröffentlichungen "Secondary batteries for the propulsion of electric road vehicles, Part 2, dynamic discharge Performance test and dynamic endurance test (first edition)", 2002., "Electric Energy Storage Team, "FreedomCAR battery test manual for power-assist hybrid electric vehicles," DOE/ID-11069, 2003.

[0004] Im Zuge der Alterung bei Betrieb oder Lagerung des Akkumulators verringert sich die Kapazität, wohingegen sich sein Innenwiderstand erhöht. Somit erscheinen beide Arten von Definitionen des Alterungszustandes eines Akkumulators grundsätzlich plausibel, da sowohl der Innenwiderstand als auch die Kapazität des Akkumulators hinreichenden Aufschluss über die Alterung geben können. Jedoch besteht das Problem, dass diese beiden Werte Einfluss auf das Entladeverhalten des Akkumulators haben und miteinander Zusammenwirken.

[0005] So wird es beispielsweise in der Literatur ("J. Vetter, P. Novak, M. Wagner, C. Veit, K.-C. Moeller, J. Besenhard, M. Winter, M. Wohlfahrt-Mehrens, C. Vogler, and A. Hammouche, "Ageing mechanisms in lithium-ion batteries," Journal of Power Sources, vol. 147, no. 1-2, pp. 269 - 281, 2005." "M. Broussely, P. Biensan, F. Bonhomme, P. Blanchard, S. Herreyre, K. Nechev, and R. Staniewicz, "Main aging mechanisms in li ion batteries," Journal of Power Sources, vol. 146, no. 1-2, pp. 90 - 96, 2005.", "A. Jossen, Moderne Akkumulatoren richtig einsetzen. Germany: UBooks, 2006.") für erforderlich gehalten, sowohl den Innenwiderstand als auch die Restladekapazität des Akkumulators zu kennen, um auf das gesamte Alterungsverhalten des Akkumulators zu schließen.

[0006] Aus der Veröffentlichung EP 0887654 A2 ist ein Verfahren zur Erfassung des Verschlechterungsgrads einer wiederaufladbaren Batterie mit nicht wässrigen Elektrolyten bekannt, bei welchem der Betriebszustand der Batterie quantitativ auf Grundlage eines Spannungswerts der Batterie ermittelt wird, wenn die Batterie mit einem konstanten Strom geladen bzw. entladen wird. Hierbei sind die folgenden Schritte vorgesehen: [0007] - Messen der Spannungswerte der Batterie, während die Batterie mit mehreren kon stanten Strömen geladen und entladen wird, die sich voneinander unterscheiden und [0008] - Ausarbeiten eines Beziehungsausdrucks zwischen dem Spannungswert und dem

Stromwert durch Regressionsanalyse unter Verwendung der Spannungswerte, die in dem vorausgehenden Schritt gewonnen werden und der Stromwerte, und wobei [0009] - der Beeinträchtigungsgrad der Batterie quantitativ auf Grundlage eines Koeffizienten des Beziehungsausdrucks erfasst wird.

[0010] Die Ermittlung der Restladekapazität sowie des Innenwiderstandes unabhängig von einander ist ausgesprochen mühsam und zeitaufwendig. Weiters besteht zur Bestimmung des 1 /13 österreichisches Patentamt AT 511 347 B1 2012-11-15

Alterungszustandes die Notwendigkeit, die Werte für den Innenwiderstand sowie der Ladekapazität eines unverbrauchten Akkumulators gespeichert zu halten.

[0011] Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die Bestimmung des Alterungszustandes zu vereinfachen und einen einzigen Indikatorwert für einen Akkumulator zur Verfügung zu stellen, mittels dessen der Alterungszustand des Akkumulators besser bestimmt werden kann.

[0012] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzeichens des unabhängigen Patentanspruches 1. Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustands eines Akkumulators (B) mit einer vorgegebenen Nennkapazität (Cnenn), vorgesehen, dass [0013] a) dass eine Anzahl von Entladungsraten (CRi1,..., CRN) vorgegeben wird, auf Grundlage derer ein Entladungsstrom (h,..., IN) gemäß der Formel vorgegeben wird

li = CRii * Cnenn/1 h Ϊ = 1 ... N

[0014] b) dass für sämtliche vorgegebenen Entladungsraten (CR,i,..., CR,N) der Akkumulator (B) in einem ersten Schritt jeweils aufgeladen wird und anschließend in einem zweiten Schritt eine Messentladung mit dem jeweiligen Entladungsstrom (L,..., IN) durchgeführt wird, wobei [0015] - der Akkumulator (B) mit der jeweiligen Entladungsrate (CR,i, ..., CR,N) entladen wird, bis [0016] der Akkumulator (B) einen der jeweiligen Entladungsrate entsprechenden Entladungs strom (I) nicht mehr bei einer vorgegebenen Spannung entnehmbar ist, [0017] - die tatsächliche Entladezeit (Ti, ..., TN) als Zeitspanne des Entladens bei der jeweili gen Entladungsrate (CR1,..., CR,N) ermittelt wird, und [0018] - das Produkt der tatsächlichen Entladezeit (T1, ..., TN) und der jeweiligen Entladungs rate (CR,i, ..., CR,N) ermittelt wird, und [0019] c) dass die für die einzelnen vorgegebenen Entladungsraten (CRi1, ..., CRN) ermittelten Entladezeiten ein Mittelwert (T) gebildet wird, der als Indikatorwert (SOM) für den Alterungszustand des Akkumulators (B) angesehen wird.

[0020] Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und mit geringem Zeitaufwand durchzuführen. Es sind lediglich wenige Entladungsmessungen vorzunehmen, anschließend kann ein einziger aussagekräftiger Wert über die Alterung bzw. den Alterungszustand des Akkumulators ermittelt werden.

[0021] Zur einfachen Festlegung der Entladeraten kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Entladungsraten (CR,i, ..., CR,N) jeweils voneinander unterschiedliche Zahlen zwischen 1 und CR,max sind, wobei CR,max der höchstzulässigen Entladungsrate für den Akkumulator (B) entspricht.

[0022] Um wiederholbare und vergleichbare Messergebnisse zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass der Akkumulator (B) in den zwischen den Messentladungen stattfindenden Aufladevorgängen so weit aufgeladen wird, dass seine Leerlaufspannung einen vorgegebenen Wert erreicht.

[0023] Zum gleichen Zweck kann vorgesehen sein, dass eine Messentladung beendet wird, wenn die am Akkumulator (B) anliegende Spannung (UB) einen vorgegebenen Spannungsgrenzwert (Umin) unterschreitet.

[0024] Um die durch Alterung gesteigerte Neigung eines Akkumulators zur Hitzeentwicklung besser berücksichtigen zu können, kann vorgesehen sein, dass eine Messentladung beendet wird, wenn die Temperatur des Akkumulators (B) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

[0025] Eine besonders einfache Ermittlung des Alterungszustandes kann vorgenommen werden, indem als Mittelwert der ungewichtete arithmetische Mittelwert herangezogen wird. 2/13 österreichisches Patentamt AT511 347 B1 2012-11-15 [0026] Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Indikatorwert (SOM; T) für den Alterungszustand des Akkumulators (B) folgendermaßen ermittelt wird:

N ΣΡη-ά y i=1_

N T = SUMME(i=1 ..N, CRii * T,)/N SOM = T /T jdea|, Tjdea|=1h.

[0027] Ein besonders vorteilhafter Vergleich eines Akkumulators bezüglich Alterung mit einem fabrikneuen bzw. noch nicht entladenen Referenzakkumulator kann vorgenommen werden, indem der Indikatorwert (SOM; T) für den Alterungszustand nach einem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche ermittelt wird, der Indikatorwert (SOMref; Tref) für den Alterungszustand für einen vorgegebenen, vorzugsweise noch niemals entladenen und/oder fabrikneuen, Referenzakkumulator desselben Bautyps nach demselben Verfahren ermittelt wird, und dass als weiterer Indikatorwert (SOM') für den Alterungszustand der folgende Wert ermittelt wird SOM'= SOM / SOMref; SOM' = T/Tref.

[0028] Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher dargestellt.

[0029] Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild eines Akkumulators. Fig. 2 zeigt Spannungsunterschiede bei unterschiedlichen Entladungsraten. Fig. 3, 4 und 5 zeigen den Verlauf der Spannung während der Entladung bei Akkumulatoren mit unterschiedlichen Alterungszuständen bei unterschiedlichen Entladungsraten. Fig. 6 zeigt den Verlauf des Innenwiderstands während der Entladung bei Akkumulatoren mit unterschiedlichen Alterungszuständen.

[0030] In Fig. 1 ist ein einfaches Ersatzschaltbild des Akkumulators B umfassend eine Spannungsquelle sowie einen Innenwiderstand dargestellt. Bei der Entladung eines Akkumulators B hängt die Spannung UB am Ausgang des Akkumulators B im Wesentlichen vom Ladungszustand (SOC) des Akkumulators B sowie vom Entladestrom I ab. Am Innenwiderstand ESR tritt aufgrund des Entladestroms I eine von der Leerlaufspannung U abweichende Spannung U, auf, wobei UB = U - U,; LI, = I * ESR. Aus Fig. 2 kann einfach ersehen werden, dass bei unterschiedlichen Entladeraten CR bzw. bei unterschiedlichen Entladeströmen I unterschiedliche Spannungen UB am Ausgang des Akkumulators auftreten bzw. anliegen. In Fig. 2 sind zwei unterschiedliche Entladevorgänge dargestellt, wobei der erste Entladespannungsverlauf bei einer Entladerate CR=1, und der zweite Entladespannungsverlauf bei einer Entladerate CR=2,5 aufgenommen worden ist.

[0031] Von der Entladerate CR kann auf folgende Weise auf den Entladestrom geschlossen werden: I = CRi * Cnenn /1h, wobei Cnenn der Nennkapazität, d. h. der maximal im Akkumulator B speicherbaren Ladung, entspricht. Setzt man CR=1, so wird der Entladestrom derart festgelegt, dass der Akkumulator B innerhalb von einer Stunde seine gesamte Nennkapazität Cnenn abgibt, d. h. idealerweise vollständig entladen wird. Setzt man CR=2,5, so findet eine Entladung eines idealen Akkumulators in 1 h/2,5 = 0,4 Stunden = 24 Minuten statt.

[0032] Der in Fig. 2 dargestellte Spannungsunterschied zwischen den beiden Entladespannungskurven entspricht dem Spannungsunterschied AU = (h - l2)*ESR, der am Innenwiderstand ESR auftritt, wenn er von den beiden Entladeströmen (h = 1 * Cnenn/1h und l2 = 2,5 * Cnenn/1h) durchflossen wird.

[0033] Ein Akkumulator kann innerhalb eines vorgegebenen Arbeitsbereichs betrieben werden, der durch einen oberen und einen unteren Spannungsschwellenwert Umin, Umax festgelegt ist. Solange die am Akkumulator B anliegende Spannung UB zwischen den beiden Spannungsschwellenwerten Umin, Umax liegt, kann der Akkumulator B zerstörungsfrei betrieben werden. 3/13 österreichisches Patentamt AT 511 347 B1 2012-11-15 [0034] Wenn der Akkumulator B mit einem zu höheren Entladungsstrom I bzw. mit einer zu höheren Entladungsrate CR betrieben wird, steigt die am Innenwiderstand ESR auftretende Spannung U, = I * ESR stärker an, wodurch bei der Entladung der untere Spannungsschwellenwert Umin schneller erreicht wird, somit der Akkumulator B weniger lange entladen werden kann und auch weniger Ladung aus dem Akkumulator B entnommen werden kann.

[0035] Ideale Akkumulatoren geben im Verlauf Ihrer Entladung unabhängig von der Entladerate CR bzw. vom Entladestrom I jeweils dieselbe Ladung, die ihrer Nennkapazität Cnenn entspricht, ab. Aufgrund des vorstehend beschriebenen Spannungsunterschieds AU bei höheren Entladeraten CR bzw. Entladeströmen I wird der untere Spannungsschwellenwert Umin bei einem realen Akkumulator B früher erreicht, sodass diesem nur eine geringere Ladung entnommen werden kann.

[0036] Bei den in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Entladungsvorgängen wurden drei Akkumulatoren Bnew, Bused, B0|d desselben Typs, nämlich ein fabrikneuer Akkumulator Bnew, ein Akkumulator Bused in der Mitte seines Lebenszyklus sowie ein Akkumulator BokJ am Ende seines Lebenszyklus verwendet. Die Nennkapazität Cnenn beträgt bei diesem Akkumulatortyp 5,2 Ah. Die maximale Entladerate liegt bei 5CR, d. h. der Akkumulator kann maximal mit einem Entladestrom I von I = 5 * 5,2A = 26 A entladen werden. Die obere Schwellenwertspannung Umax beträgt 4,2V, die untere Schwellenwertspannung Umin beträgt 2,8V.

[0037] Im Zuge der Alterung steigt der Innenwiderstand ESR an, was aus Fig. 6 ersichtlich ist. Weiters sinkt die maximal - bei sehr geringem Entladestrom - dem Akkumulator B entnehmbare Ladung. All diese Effekte bewirken, dass sich im Zuge der Alterung des Akkumulators B die entnehmbare Ladung, bezeichnet als Kapazität, sinkt bzw. die Zeit, bei der mit einem vorgegebenen Entladestrom I bzw. einer vorgegebenen Entladungsrate CR der Akkumulator entladen werden kann, verkürzt wird. Dieser Effekt ist beispielsweise in den Fig. 3 bis 5 für unterschiedliche Entladungsraten CR zu beobachten. Fig. 3 zeigt eine Entladung mit einer Entladungsrate von CR = 1, d. h. es wird ein Entladestrom I der folgenden Art vorgegeben: I = CRj * Cnenn/1 h. Ein idealer Akkumulator mit Nennkapazität Cnenn wird von bei dieser Entladungsrate CR=1 bzw. diesem Entladungsstrom I in einer Stunde vollständig entladen. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, dass dieses Verhalten bei einem neuen Akkumulator durchaus erreicht werden kann, die untere Schwellenwertspannung von Umin = 2,8V wird etwa nach einer Stunde (3637 Sekunden) erreicht. Ein gebrauchter Akkumulator erreicht die untere Schwellenwertspannung Umin bereits nach etwa 3000 Sekunden, ein alter bzw. verbrauchter Akkumulator erreicht die untere Schwellenwertspannung Umin schon nach 1855 Sekunden, d. h. es kann bei dieser Entladerate nur noch die halbe Ladung entnommen werden. Dies entspricht einer Verschlechterung um etwa 51%.

[0038] Bei der in Fig. 4 dargestellten Entladung wird eine Entladerate von CR=2,5, 1=13A vorgegeben. Ein idealer Akkumulator müsste die untere Schwellenwertspannung Umin nach einer halben Stunde (=1440 Sekunden) erreicht haben. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, erreicht der neue Akkumulator Bnew nach etwa dieser Zeitspanne die untere Schwellenwertspannung Umin. Der gebrauchte bzw. der verbrauchte Akkumulator Bused erreichen untere Schwellenwertspannung Umin bereits nach 1250 bzw. 700 s. In Fig. 5 ist derselbe Entladevorgang wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, mit dem Unterschied, dass eine Entladung mit einer Entladerate von CR=5, l=26A gewählt wird. Bei einem idealen Akkumulator wird eine vollständige Entladung nach 0,2 Stunden, d. h. 720s, erreicht. Im Gegensatz dazu kann mit dem fabrikneuen Akkumulator Bnew eine Entladezeit von 695s gemessen werden, was einer Abweichung von -3,4% entspricht. Bei dem alten Akkumulator B0|d ist die untere Schwellenwertspannung Umin bereits nach 422 s erreicht, was einer Abweichung von -59% vom idealen Akkumulator entspricht.

[0039] In Fig. 6 wird der Innenwiderstand ESR im Verlauf der Entladung für die Akkumulatoren Bnew, Bused, B0|d mit jeweils unterschiedlichem Alterungszustand dargestellt. Aus der Darstellung wird klar, dass die Spannung am alten Akkumulator B0|d aufgrund des höheren Innenwiderstands ESR bei höheren Entladeströmen schneller bzw. früher die untere Schwellenwertspannung Umin erreicht, wobei noch Restladung im Akkumulator B0|d verbleibt, die allerdings nur noch 4/13 österreichisches Patentamt AT511 347 B1 2012-11-15 mit einem geringeren Entladestrom entnehmbar ist. Die in Fig. 6 dargestellten Verläufe des Innenwiderstands ESR wurden bei einer Frequenz von 0,5 Hz gemessen.

[0040] In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Alterungszustand SOM eines Akkumulators B mit einer maximal zulässigen Entladungsrate von CR=5 folgendermaßen quantifiziert werden: Es werden drei Entladungsraten CR,i, CR,2, CRi3 vorgegeben, wobei die erste Entladungsrate mit CRi1=1 festgesetzt wird. Die zweite Entladungsrate CRi2 wird auf 2,5, also auf die Hälfte der maximal zulässigen Entladungsrate gesetzt, die dritte Entladungsrate CR2 wird auf 5, das ist die maximale Entladungsrate, gesetzt. Beim verwendeten Akkumulatortyp handelt es sich um einen Lithium-Ionen Akkumulator der zuvor beschriebenen Art mit einer Nennkapazität von 5,2Ah. Die Entladungsströme ergeben sich zu li=5,2A, l2=13A, l3=26A.

[0041] Für jede Entladungsrate CR bzw. für jeden Entladungsstrom I wird jeweils ein Entladevorgang durchgeführt, wobei der Akkumulator B vor bzw. zwischen den Entladungsvorgängen wieder aufgeladen wird. Nach dem Aufladevorgang entspricht die Leerlaufspannung des Akkumulators B der oberen Schwellenwertspannung des Akkumulators von Umax=4,2V. Der Akkumulator B wird im Zuge jedes Entladungsvorgangs mit dem jeweiligen konstant gehaltenen Entladungsstrom (l1; l2, l3) entladen. Ein an die beiden Pole des Akkumulators B angeschlossenes Spannungsmessgerät Mv bestimmt die am Akkumulator B anliegende Spannung UB. Sobald der untere Spannungsschwellenwert Umin, im vorliegenden Fall von 2,8V, erreicht ist wird das Entladen beendet. Für jeden Entladevorgang wird jeweils die Entladezeit (Τι, T2, T3) ermittelt.

[0042] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der gebrauchte Akkumulator Bused herangezogen, es wurden die folgenden Werte = 3129 s, T2 =1221 s T3= 592 s. Um den Einfluss der einzelnen Werte auf das Endergebnis gleich zu halten, werden die einzelnen Entladezeiten mit den Entladeraten CRi1 = 1, CRi2 = 2,5, CRi3 = 5 gewichtet. Im allgemeinen ergibt sich die folgende Formel zur Bestimmung einer durchschnittlichen gewichteten Entladezeit:

N Ύ* i= 1_

N T = SUMME(i=1 ..N, CRJ * Τ,)/Ν SOM = T/T ideal! T ideal = 1 h.

[0043] Es ergeben sich folglich die gewichteten Entladezeiten: CR1 * T! = 3129 s; CRi2 * T2 = 3052,5 s; CR3 * T3 = 2960 s. Hieraus ergibt sich ein gewichteter Mittelwert T von 3047 s. Bei einem idealen Akkumulator erhält man für jeden Entladungsvorgang egal bei welcher Entladungsrate jeweils einen Wert von Tideai = 3600 s. Gegenüber einem idealen Akkumulator liegt der ermittelte Indikatorwert bei SOM = T/Tideai = 84,6%.

[0044] Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es wird neben dem Spannungsmessgerät Mv zur Bestimmung der am Akkumulator B anliegenden Spannung ein zusätzliches Temperaturmessgerät MT zur Bestimmung der Temperatur TEMP des Akkumulators B vorgesehen. Während der Entladung wird neben der am Akkumulator B anliegenden Spannung UB die Temperatur TEMP des Akkumulators B überwacht. Übersteigt diese einen vorgegebenen Schwellenwert, der im Datenblatt des Herstellers angegeben ist und beispielsweise etwa 50*0, so wird der Entladevorgang beendet. Vor dem Start eines neuen Entladevorgangs wird der Akkumulator B, z. B. an der Umgebungsluft, abgekühlt und nach der Abkühlung ein erneuter Entladevorgang bei der nächsten Entladungsrate CR durchgeführt.

[0045] Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dar. Mit dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorgehen wird zunächst ein fabrikneuer Akkumulator Bnew als Referenzakkumulator herangezogen und bezüglich seiner Entladezeiten T^ T2, T3 vermessen, wodurch ein Referenzwert Tref ermittelt wird. Die Ermittlung des Referenzwertes erfolgt nach der im ersten Ausführungsbeispiel angegebenen Vorgabe. Bei dem in den Fig. 3 bis 6 gemessenen Entladungen des neuen Akkumula- 5/13

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT511 347 B1 2012-11-15 tors Bnew beträgt der ermittelte Mittelwert T=3571s, es ergibt sich folglich ein Referenzwert Tref=3571s. [0046] Ein auf den Referenzakkumulator Bnew bzw. Referenzwert Tref bezogener Indikatorwert SOM' kann wie folgt ermittelt werden SOM' = T / Tref = 83,9%. Alternativ kann auch der Indikatorwert SOMref für den fabrikneuen Referenzakkumulator Bnew ermittelt werden. Dieser ergibt sich zu SOMref = 99,2%. Der auf den Referenzakkumulator Bnew bezogene Indikatorwert SOM' kann somit auch gemäß SOM' = SOM / SOMref ermittelt werden. Patentansprüche 1. Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustands eines Akkumulators (B) mit einer vorgegebenen Nennkapazität (Cnenn), dadurch gekennzeichnet, a) dass eine Anzahl von Entladungsraten (CR,i, ..., CRN) vorgegeben wird, auf Grundlage derer ein Entladungsstrom (h,..., IN) gemäß der Formel vorgegeben wird li = CRj Cnenr/1h 1 = 1 ... N b) dass für sämtliche vorgegebenen Entladungsraten (CRi1, ..., CRiN) der Akkumulator (B) in einem ersten Schritt jeweils aufgeladen wird und anschließend in einem zweiten Schritt eine Messentladung mit dem jeweiligen Entladungsstrom (l1(..., IN) durchgeführt wird, wobei der Akkumulator (B) mit der jeweiligen Entladungsrate (CR,i,..., CRiN) entladen wird, bis der Akkumulator (B) einen der jeweiligen Entladungsrate entsprechenden Strom nicht mehr mit einer vorgegebenen Spannung entnehmbar ist, - die tatsächliche Entladezeit (Tf,..., TN) als Zeitspanne des Entladens bei der jeweiligen Entladungsrate (CR1,CR,N) ermittelt wird, und das Produkt der tatsächlichen Entladezeit (Tf, ..., TN) und der jeweiligen Entladungsrate (CR,i, ..., CR,N) ermittelt wird, und c) dass die für die einzelnen vorgegebenen Entladungsraten (CRi1, CRiN) ermittelten Entladezeiten ein Mittelwert (T) gebildet wird, der als Indikatorwert (SOM) für den Alterungszustand des Akkumulators (B) angesehen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Entladungsraten (CR i, ..., CR|N) jeweils voneinander unterschiedliche Zahlen zwischen 1 und CRimax sind, wobei CR max der höchstzulässigen Entladungsrate für den Akkumulator (B) entspricht.
3. 3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (B) in den zwischen den Messentladungen stattfindenden Aufladevorgängen so weit aufgeladen wird, dass seine Leerlaufspannung einen vorgegebenen Wert erreicht.
4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messentladung beendet wird, wenn die am Akkumulator (B) anliegende Spannung (UB) einen vorgegebenen Spannungsgrenzwert (Umin) unterschreitet.
5. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messentladung beendet wird, wenn die Temperatur des Akkumulators (B) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittelwert der ungewichtete arithmetische Mittelwert herangezogen wird. 6/13

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7. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorwert (SOM; T) für den Alterungszustand des Akkumulators (B) folgendermaßen ermittelt wird: N

   N T - T = SUMME(i=1..N,CR,i*Ti)/N SOM — T/Tjdeah Tjdeal— 1h.
8. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorwert (SOM; T) für den Alterungszustand nach einem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche ermittelt wird, der Indikatorwert (SOMref; Tref) für den Alterungszustand für einen vorgegebenen, vorzugsweise noch niemals entladenen und/oder fabrikneuen, Referenzakkumulator desselben Bautyps nach demselben Verfahren ermittelt wird, und dass als weiterer Indikatorwert (SOM') für den Alterungszustand der folgende Wert ermittelt wird SOM'= SOM/SOMref; SOM' = T/Tref. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen 7/13