DE1638085A1

DE1638085A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schnelladen von elektrischen Batterien

Info

Publication number: DE1638085A1
Application number: DE1968M0077075
Authority: DE
Inventors: Burkett Wilford Benson; Jackson Robert Vernon
Original assignee: Mcculloch Corp
Current assignee: Mcculloch Corp
Priority date: 1967-01-31
Filing date: 1968-01-29
Publication date: 1970-10-29
Also published as: FR1577282A; DE1638085B2; SE341420B; US3517293A; FI52908B; JPS4826513B1; GB1219324A; BE710108A

Description

McCULLOCH CORPORATION, Los Angeles, Staat Kalif orni (V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung sun schneiladen von elektrischen Batterien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sun Schnelladen einer elektrischen Batterie mittels eines hohen Lade» stroees sowie eine Vorrichtung sur Ausführung des Verfahrens·

Batterien «»erden sehr und »ehr als Kraftquelle für alle Arten von Geräten verwendet, und swar sowohl für tragbare als auch ortsfeste Gerate. Selbst für den Antrieb von Kraftfahrzeugen werden Batterien derseit wieder in Betracht gesogen· Man treibt bereits mit

Neue Untertaoeo,v**-?SVAbs.2 Nr,is.u3d»i

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Batterien sowohl große als auch kleine Geräte an, trie beispielsweise Golfearta - die zu den großen Gerlten SU zählen wären - und Zahnbürsten ebenso wie ttLalatur-HÖrhilfen - die zu den kleinen Geräten su zählen «Iren· Batterien sind schließlich auch die Antriebsquell· für viele auf dem Markt befindliche netsunabhängige Geräte.

. Es würden jedoch sehr viel mehr netzunabhängige, batteriebetriebene Geräte benutst werden, wenn nicht das Wiederaufladen der Batterien einen langen Zeitraum beanspruchen würde· Entsprechend würden die bereits in Gebrauch befindlichen Geräte noch nützlicher sein, wenn nicht die Nachteile des Wiederaufladens wären·

Ein Batterieantrieb ist dort besonders interessant, wo eine Vorrichtung in einer feuchten Umgebung betrieben werden muß, wie dies bei Geräten zur Pflege des ' ' Rasens der Fall ist« Der Batterieantrieb ist ferner überaus nutzbringend bein elektrischen Starten tragbarer Werkzeuge, wie beispielsweise Kettensägen, für die eine andere Antriebsquelle nicht ohne weiteres vorhanden sein dürfte, sowie für Montagebandwerkzeuge, bei denen die Tragbarkeit und die Unabhängigkeit von Netsleitungen sehr wünschenswert sind·

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BADORtGiNAU

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen sum Wieder· aufladen elektrischer Batterien litten an übermäßiger Gaserzeugung während des Ladeprozesses· Während die Gaserzeugung für belüftete, wiederaufladbare Batterien zulässig sein mag, kann sie bei einer völlig gekapselten Batterie, wie beispielsweise Nickel-Cadmium-Zellen, leicht zu Beschädigungen führen· Der beschränkende Faktor beim Laden von Zellen und insbesondere von gekapselten Zellen ist daher die Menge des während des Ladeprozesses erzeugten Gases· Diese wiederum begrenzt die Geschwindigkeit, mit der das Laden der Zellen vorgenommen werden kann, so daß beträchtliche Zeit vergeht, ehe die Batterien wieder aufgeladen sind und die mit ihnen angetriebenen Geräte wieder zum Einsatz kommen können·

Ein typisches Beispiel dafür ist eine tragbare elektrische Bohrmaschine, für die häufig eine gekapselte Nickel-Cadmium-Zelle mit einer Kapazität der Type C verwendet wird. Die für das Wiederaufladen dieser Zellen empfohlene Zeitspanne schwankt zwischen 2 und 16 Stunden. Ein Hersteller dieser Zellentype empfiehlt beispielsweise, daß die Zelle während 16 Stunden mit einem konstanten Strom von 150 mA geladen werden sollte;

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d.h. alt 1/10 C, wobei C die Stundenkapasitttt ist. Eine C-ZeI Ie hat noraalertrei.ee 1,5 Ah und soait einen "C-Grad" von 1,5 A. Diese Angabe findet sich la Katalog "General Electric Rechargeable Sealed ITlckel-Cadaiua Batteries (Katalog Mo. OBA 7·78A)".

Wenn sich jedoch das von einer solche« Batterie angetriebene Gerät an einem Fließband, in einen Friseur* geschäft oder in «ine« Haushalt befindet, kann «an es üblicherweise nicht für 16 Stunden beiseite tun, bis die Batterie wieder aufgeladen und das Gerät erneut benutsbar ist·

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein rasches Laden von Batterien, insbesondere von gekapselten Zellen, mit hoher Ladegeschwindigkeit su ermögliche, ohne die Gefahr einer Beschädigung der Batterie infolge Übermäßiger Gaserseugung su laufen·

Diese Aufgabe wird von dem erfindungsgeaXßen Verfahren dadurch gelost, daß jeweils nach Erreichen eines bestimmten Ladeaustandes der Ladevorgang für eine kurse Entladung bei hohem Entladestrom unttrbrochen wird·

Es wurde gefunden, daß eine Depolarisierung der Batter ie-E le Jc tr öden durch deren Entladung über eine

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verhältnismäßig kuree Zeit bei hoher Geschwindigkeit den Aufbau eines Übermäßigen Gasdrücke« innerhalb der Zelle ausschaltet und daher ein Weiterladen der Batterie bei sehr viel höherer Geschwindigkeit als sie bisher tauglich war erlaubt·

Der "Ladezustand" der Batterie wird durch die Klemmenspannung, den Innendruck und die Temperatur der Batterie bestimmt; und diese Parameter sind miteinander verknüpft« Die Änderung der Parameter während des Ladevorganges hängt von der Größe, dem Aufbau und dem Werkstoff der Batterie ab» Die erfindungsgemäß angewendete Ladegeschwindigkeit ist die optimal mögliche, welche die vor* genannten Faktoren für eine bestimmte, relativ kurze Zeitdauer erlauben·

Vorzugsweise wird der Ladesustand durch Abtasten der Klemmenspannung der Batterie überwacht« Es hat sich al3 vorteilhaft erwiesen, wenn die Entladegeschwindigkeit die Ladegeschwindigkeit wesentlich übersteigt« Während beispielsweise die Ladegeschwindigkeit im Bereich des zwei- bis siebenfachen der Stundenkapazität der Batterie sein kann, liegt die Entladegeschwindigkeit beispielsweise im Bereich des zwanzigbis dreißigfachen dieser Stundenkapazität·

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— ρ ·

Die Anordnung kann so getroffen sein, daB während de· Entladens der mittlere Stroeflufi überwacht wird und daß die Ladung beendet wird,, wenn ein ausgewählter Durchechnittestrom erreicht ist; oder daß die während des Ladevorganges eingeführte Energie sowie die win* rend des Entladevorganges abgesogene Energie Überwacht werden, wobei die Ladung beendet wird, wenn diese Energien einander gleich sind· Es kann jedoch auch die Klemmenspannung der Batterie unter Last Oberwacht werden, wobei dann die Ladung beendet wird, sobald jene Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht«

das Verhältnis zwischen Umgebungstemperatur und den Lade- sowie Entladeeigenschaften der Batterie zu berücksichtigen, kann es vorteilhaft sein, die Regelung des Ladevorganges in Abhängigkeit von einer Überwachung der Klemmenspannung, dem mittleren Stromfluß und/oder den Energieaustausch auf die Ungebungs— temperatur au besiehen.

Eine erfindungsgemäfie Vorrichtung sun Schnelladen von elektrischen Batterien zeichnet sich dadurch aus, daft ein auf den Ladesustand ansprechender Schalter «wischen eine Gleichspannungsquelle und die Batterie eingeschaltet 1st, welcher bei Betätigung die Batterie von der

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Stromquelle trennt und für einen bestirnten Zeitraum eine Belastung an die Batterie legt·

Die oben erwähnten und weiteren Merkaale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Be* Schreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der Zeich* mangen deutlich hervor. Zn den Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erflndungs* geaäßen Vorrichtung sum Schnelladen einer Batterie;·

Fig. 2 eine Darstellung der Klenstenspannung

einer Batterie, die in der erfindungsgemäßen Weise geladen wird;

Flg. 3 eine entsprechende Darstellung des Ladestromes;

Fig. 4 eine ebenfalls entsprechende Darstellung der wührend des Ladens der Batterie zugeführten Energie sowie derjenigen Energie, die erflndungsgaaäB zwischen Ladeimpulsen abgesogen wird ι

Fig· S ein Blockschaltbild einer erfindungsgen&ßen Vorrichtung sum besonders schnellen Laden einer Batterie;

Fig. , 6 eine Darstellung zweier Entladekurven einer typischen gekapselten Micke1-Cadmium-Zelle;

Fig. 7 ein schenatisches Schaltbild eines

bevorzugten Batterieladegerätes gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Flg. 8 und 9

schematische Schaltbilder eines Teils des in Flg. 7 dargestellten Batterie* ladegerätes·

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In der Mehrzahl der Fälle, in denen Batterien als Kraftquelle verwendet werden, let es wünschenswert, die Batterien in der kürzest möglichen Zeit wieder aufzuladen· Die Figur 1 zeigt das Blockschaltbild einer bevorzugten Schaltung zum Wiederaufladen von Batterien in einem sehr kurzen Zeitraum. Diese Schaltung weist eine Gleich* stromquelle 1 auf, die beispielsweise aus einem Wechsel-ψ spannungsgenerator mit einem an den Ausgangsklemmen liegenden Gleichrichter und Filter bestehen kann. Der Ausgang der Gleichstromquelle 1 liegt an der Batterie 2 über einen Impulsschalter 3· Die Repetitionsgeschwindigkeit der Ladestromistpulse,, die von dem Impulsschalter erzeugt werden, ist unmittelbar von der Zeitabhängig, die zur Erreichung einer bestimmten Klemmenspannung an der Batterie erforderlich ist. Die Klemmenspannung der Batterie wird von einem Fühler 4 abgenommen, der den Impulsschalter 3 steuert·

Die Erfindung sei anhand einer typischen "Sub-C" gekapselten Nickel-Cadmium-Zelle als einem Beispiel beschrieben, aber es ist klar, daß sie beim Wiederaufladen jeglicher Zelle oder Batterie (die mehrere Sekundärzellen besitzt) verwendet werden kann» Eine "Sub-C" Nickel-Cadmium-Zelle, wie sie in der Batterie 41B00KD06

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der "General Electric Company" benutzt wird, hat eine Nennspannung von 1,2 Volt und eine NennkapeeitEt von 1 Ah bei einem Entladestrom von 100 mA. Der Hersteller empfiehlt, daß die Zelle mit C/10, d.h* 100 mh_t über einen Zeitraum von 16 Stunden geladen wird« Dieser Seitraum ist übermäßig lang, und die Zelle kann nach dem orfindungsgemäßen Verfahren in wesentlich kürzerer Zeit wieder aufgeladen werden«

So ist ee bei Anwendung des
ladeverfahrens möglich, eine derartige cpkapsslta .?,*:iia bis nahezu 100 % ihrer Kapazität Xn etwa £-3 Miairfc©?},, und wesentlich über 90 % fer Eufcsbar&ii Κζ^ζζίΑΓί In vjeniger als 20 Minuten mieder a'

Alle Sekundär zeller* häbsn ig; allgem*iii@n. £ir*sa bsctimraten Ladewirkungsgrad_f «lar -«in Maß der nitt-abSi?<S£i_s Zelle zu entnehmenden Snergic ins Verhältnis sis bestimmten in die Zslle eing#führfc©n En&?gi@ d So hat beispielsweise @1&® typische «State^C- f€&a Nickel-Cadmium-Zelle eise sngsegEb«R« KapesitEis τε 1 Ah bei einer EntladegeschwlndigKeit 'mn IQG s^._P doch wird die Kapazität yisd öl« emtäib&s+: Saos-fi«- höheren Entladegesjchwißdigkeitesi weseatlieti ^sri Wenn 80 % der Kenimapasifelt ψοτ, 2QBO hs@s ia öl

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BAt>

völlig entladene "Sub-C"-Zolle wieder eingeführt würden und die Zelle hierauf 2592 Aeec liefert, so würde ihr Ladewirkungsgrad 90 % betragen·

Durch Anwendung des erfindungsgesnäßen Verfahrene ist es möglich, einen sehr hohen Ladewirkungsgrad zu bekommen und die Zelle in einer sehr kurzen Zeit aufau* laden·

Die Spannung an den Klemmen der Zelle, der der Zelle Ewgefübrtö Ladestrom und die in die Zelle eingeführte Energie sind für eine typische "Sub-C" gekapselte Hickel-Cädmium-Zelle während eines erfindungsgefnäeen Schneiladevorganges in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellt« Die Diagramme dieser Figuren sind alle auf öle gleiche Zeitbasis bezogen, die in Figur 2 angege·» & ist.

Oer Ladestrom (Figur 3} hat die höchst mögliche Opti« malgröße oder liegt zumindest in diesem Bereich· Die OptiraalgrSß© hängt vom anfänglichen Ladezustand der ZeIXe₅ deat Zellenalter und dem inneren Aufbau der Zelle ab® Manche Zellen haben beispielsweise einen h€5h@ren Innenwiderstand als andere ₉ so daß eine

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übermäßige Wärmeentwicklung die Folge ware, wenn ein su hoher Ladestrom angewendet würde· Die optimale Ladegeschwindigkeit führt der Zelle die meifte Mutsenergie in kürzester Zeit zu.

Die Zelle oder Zellen einer Batterie werden mit einer OptjLcialgeschwindigkeit (Optimaletrom) geladen» der im Falle der "Sub-C-Zelle, welche in der General Electric-Batterie 41B001KD06 Verwendung findet, etwa 5 A bzw· 5 «al C beträgt, wobei C im vorliegenden Zusamsenhang die Stundenkapazität der Zelle bei «inen Entladestron von 1/10 C ist* Für jede 2l@l2.«nkat<$g©rl® gibt es einen optimalen Ladestrom, und die Seilenkategorie bestimmt sich durch die hexogen© S&smdenkepazitftt der Zeil®« welche von der Größe? der lascEaG^ostsiisaig amn Menge nutzbaren Aktivmaterlalss in üqe iäSllQ ist.

Ein Begrenzungsfaktor beim Laden Jeder Zelle und besonders bein Laden gekapselter Zellen ist die w&hrend des Ladevorganges erzeugte Gasmenge.

Bei NickeI-Cadmium-ZeIlen beispielsweise ist der kritische Faktor im allgemeinen die Entwicklung v®n Wasserstoff, weil der während des Ladevorganges an der positiven

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Nickel-Elektrode abgeschiedene Sauerstoff während des Ladevorganges rasch mit der negativen Cadmium-Elektrode reagiert, so daß die Entwicklung von Sauerstoff allein im allgemeinen nicht begrenzend wirkt· überdies ist bei vielen Nickel-Cadmium-Zellen die Cadmium-Elektrode vergrößert, so daß ein Überschuß an negativ, wirksamem Material zur Reaktion mit dem Sauerstoff zur Verfügung steht und den Zellensauerstoff verringert· Die Ladungs-

" aufnahme durch die negative Cadmium-Elektrode erfolgt mit höherem Wirkungsgrad als die Oxydation an der positiven Nickel-Elektrode, so daß von der negativen Cadmium-Elektrode kein Sauerstoff abgeschieden wird, bis diese Elektrode praktisch voll geladen ist, und swar obgleich Sauerstoff von der positiven Nickel-Elektrode vorhanden ist.

Gemäß dem erflndungsgemäßen Verfahren wird der Ladestrom unterbrochen, wenn einer der Parameter, die während des Ladevorganges sich ändern, einen kritischen Wert

erreicht« Bei diesen Parameter handelt es sich um die Klemmenspannung, den Innendruck und die Temperatur der Zelle. Beispielswelse erfolgt eine Änderung des Potentials über die Klemmen einer gekapselten Nicke1-Cadmium-Zelle, wenn sich die Elektroden während des Ladevorganges ändern· Diese Potentj aländerung kann erfindungr-

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gemäß Oberwacht werden, um eine Zellenzerstörung zu verhindern. Es ist wesentlich, einen Ladevorgang bei hohen Ladestrom zu beenden, ehe das Potential einen ao hohen Wert erreicht, daß Wasserstoff abgeschieden wird·

Bei einer typischen "Sub-C"-Zelle beginnt eine übermäßige Gasentwicklung bei einer Klemmenspannung von über 1,5 Volt bei Raumtemperatur (etwa 21° C). Deshalb wird bei dem erfindungsgeioäßen Verfahren die Klemmen» spannung überwacht, und wenn sie den kritischen Wert von 1,5 Volt erreicht, wird der Ladestrom unterbrochen· Dies ist in Figur 2 dargestellt, welche die Klemmenspannung über der Zeit zeigt, wobei der Ladestrom im Zeitpunkt t₁ einsetzt. Der Ladestromverlauf ist in Figur 3 dargestellt; er hat die gleiche Zeitbasis wie die Kurve der Klemmenspannung in Figur 2. Die Kurven der Figuren 2 und 3 haben sich beim Laden einer "Sub-C¹*- Zelle ergeben und sind daher repräsentativ als Darstellungen typischer Ladevorgänge gemäß dem Schnellladeverfahren der Erfindung.

Die Zelle, deren Ladungscharakteristik in Figur 2 dargestellt ist, war im wesentlichen völlig entladen und hatte unter Last eine Klsmmenspannung von etwa 0,4 Volt, während im völlig geladenen Zustand die

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Klemmenspannung etwa Ii 3 Volt beträgt. Nach Abklemmen der Last ging Im Verlauf eines gewissen Zeitabschnittes die Klemmenspannung wieder auf etwa 1,23 Volt herauf und blieb auf diesem Wert. Deshalb betrug dl« Kleaonenspannung etwa 1,23 Volt, als im Zeitpunkt t^ die Ladespannung angelegt wurde· Wie Figur 3 zeigt, wurde ein Ladestrom von 5 A gleich 5 mal C zugeführt« Die Kienmenspannung stieg nach Anlegen des Ladestromes zunächst rasch an, knickte ab und erhöhte sich mit zunehmender Energierückführung in die Zelle dann nur noch lagam.

Nachdem in Laufe dieses allmählichen Anstiegs der Kiensienspannung der kritische Wert von 1,5 Volt erreicht war, wurde der Ladestrom unterbrochen; dieser Punkt 1st in den Kurven der Figuren 2 bis 4 mit t₂ bezeichnet· Es ist erstrebenswert, während dieser ersten Phase der Ladestromzufuhr soviel wie möglich Energie in der kürzest möglichen Zeit in dl· Zelle einzuführen· Es wurde gefunden, daß durch Anwendung des hohen Ladestromes mindestens 35 % der Gesamtenergie während dieser ersten Phase zurückgeführt werden können· Dies wird aus Figur 4 deutlich, deren Kurve die während jedes Ladeimpulses eingeführte Energie darstellt· Während des Zeitraumes zwischen t₁ und t₂ wurden etwa 2600 Asec in die "Sub-C"-Zelle eingeführt,

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was annähernd 87 % der Stundenkapazität dieser Zelle bei einer Entladerate von 5 mal C entspricht·

Der nächste Schritt des erfindungsgemä&en Schnelladeverfahrens besteht in Anlegen einer Last an die Zelle bsw· einer Umkehrung des Stromflusses in der Stelle, um die von der 2SeIIe angenommene Ladungsmenge zu erfüllen. Die Zelle wird mit hohen Strom, beispielsweise mit 20 A, über einen kursen Zeitraum entladen, welcher bei der Zelle genäß Figuren 2' und 3 drei Sekunden betrug. Je kürser die Zeit ist, während der die Entladung stattfindet, u* so rascher kann der Ladestrom wieder angelegt und die volle Ladung der Zelle erreicht werden.

Da w&hrend des Entladevorganges einiges geschehen null, kann der Zeitraum hierfür nicht unbeschränkt verkürzt werden· Aus Figur 4 ist zu entnehmen, daß während der Zeitpunkte t₂ und t₃ eine geringe Energiemenge von der Zelle abgezogen wird. Die Entladung der Zelle depolarisiert die Elektroden sowie den Elektrolyten und erlaubt rascheres Laden. Die Depolarieierung entfernt das während jedes Ladeimpulses gebildete Gas· Je größer der Entladestrom ist, um so kurzer ist die Zeit, die benötigt wird, um die Zelle für den nächsten Ladeimpuls vorzubereiten.

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Die umkehrbaren elektrochemischen und chemischen Pro* eesse, die während des Ladens einer Zelle stattfinden, können nur mit einer bestimmten geschwindigkeit ablaufen· Wenn der an die Zelle angelegte Ladestron su hoch ist» kann ein Teil des Stromes nicht nutsbriagend arbeiten und würde lediglich Warme sowie sogar Überschüssiges Gas erseugen, welches eine gekapselte Zelle aufreißen L· oder den Elektrolyten ausaaeenbrechen lassen kann·

Am Ende des Entladevorganges, der in. den Kurven der Figuren 2 bis 4 mit tj beaeichnet ist, wird der hohe Ladestrom wieder an die Zelle angelegt, um die Zelle weiter aufzuladen. Dieser hohe Ladestran bleibt an der Zelle, bis die Klenaeaspannuag wieder den kritischen Wert erreicht, worauf der Ladestrom erneut unterbrochen wird und wiederum eine Entladung stattfindet· Diese Schritte werden wiederholt, bis eine bestirnte Energiemenge in die Zelle »urttckgeführt ist oder bis die Zelle vollständig wieder aufgeladen oder bis ein bestimmter Zeitabschnitt abgelaufen ist'·

Da Ober 90 % der besogenen Kapazität durch das erfIndungsgem&Be Schnelladeverfahren in weniger als 20 Minuten in die Zelle zurückgeführt werden kann, mag

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es sich empfehlen, den Ladevorgang dann abzubrechen, und die Zelle bzw. die Batterie wieder in Gebrauch zu nehmen· Es kann somit ein programmierter Ladezyklus vorgesehen werden, in dessen Verlauf die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritt· über einen vorbestimmten Zeitraum - beispielsweise einen Zeitraum von 10 Minuten - wiederholt werden, worauf die Zelle aus dem Ladekreis herausgenommen wird. Wenn man jedoch eine voll geladene Zelle wünscht, werden die Schritte des Schnelladeverfahrens wiederholt, bis die Klemmenspannung der Zelle bzw· Batterie unter einer bestimmten Last eine den vollen oder nahezu vollen Ladezustand anzeigenden Wert annimmt· Das Batterieladeger&t kann dann von Hand oder automatisch abgeschaltet oder von der Zelle bzw. der Batterie abgenommen werden.

Ein Batterieladegerät sum erfindungsgemäßen Schnellladen einer Zelle oder Batterie ist in Figur 5 als Blockschaltbild dargestellt. Es wird im folgenden im Zusammenhang mit einer Batterie beschrieben, die natürlich aus mehreren Zellen besteht, aber es ist klar, daß das Ladegerät ebenso für alle Zellenarten und Batterien einer bekannten Kapazität verwendet werden kann.

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Das Ladegerät gemäß Figur 5 weist eine Gleichspannungequelle 10 auf, welche den Ladestrom für die Batterie liefert. Die Gleichspannungsquell· 10 kann «in Gleichspannungsgenerator oder ein an einer Wechselspannung·- quelle liegender Gleichrichter sein· In jedem Falle ist die Gleichspannungsquelle 10 mit der Batterie 11 über einen Ladeschalter 12, einen Stromregler 13 und einen W Impulsschalter 14 verbunden. Der Stromregler 13 kann auch entfallen, so daß die Gleichspannungsquelle Über den Ladeschalter direkt am Impulsschalter liegt·

Mit der Batterie 11 ist unmittelbar ein Batteriespannungsfühler 15 verbunden, um die Klemmenspannung an der Batterie während deren Aufladung aufzunehmen. Der Batteriespannungsfühler 15 ist derart mit dem Impulsschalter 14 gekoppelt, daß dieser in Tätigkeit tritt, wenn die Klemmenspannung an der Batterie den kritischen Wert erreicht, über welchem in der Batterie übermäßige Gasentwicklung auftreten kann· Auf diese Weise wird die Klemmenspannung als einer der drei Batterie-Parameter, welche während des Ladevorganges sich ändern, aufgenommen und überwacht. Es kann jedoch auch der Innendruck oder die Temperatur aufgenommen und zur Steuerung des Impulsschaltera 14 verwendet werden.

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Der Temperaturbereich, innerhalb dem das Ladegerlt arbeiten kann, wird durch Verwendung ein«· dl« Umgebungstemperatur aufnehmenden Temperaturfühlers 16 erweitert, welcher die Spannung steuert, bei der der Batteriespannungsfühler 15 den Impulsschalter 14 betätigt. Die Leistungsangaben von Batterien sind im allgemeinen auf Raumtemperatur (ca. 21° C) bezogen. Oberhalb dieser Temperatur wird die Batterie rascher aufgeladen als unterhalb. Deshalb wird der Temperaturfühler 16 bei höheren Temperaturen ein früher·· Abschalten des Ladegerätes dadurch bewirken, daß er den BatteriespannungsfUhler 15 schon bei niedrigeren Klemmenspannungen ansprechen IMBt, während umgekehrt bei niedrigeren Temperaturen der Temperaturfühler 16 da· Ladegerät länger laden lassest wirtf_;, tnuem er den Batteriespannungsfühler 15 erst bei höheren Spannungen ansprechen läßt.

Ein Anwendungsbeispiel für eine Batterie, bei der sie extremen Temperaturen ausgesetzt wird, ist die Verwendung zum elektrischen Starten einer Kettensäge. Diese Kettensäge kann während des Winters Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes ausgesetzt und bei Verwendung in Dschungelgebieten oder während der Sommermonate sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sein.

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Das Ladegerät gemäß Figur 5 weist ferner einen Last·* schalter 17 zwischen einer Last 18 und der Batterie 11 auf· Der Lastschalter 17 schließt die Last 18 an Ende des Ladestromimpulsee an die Batterie 11 an, und «war in Abhängigkeit vom Batteriespannungefühler 15 und dee Auftretens des kritischen Klemraenspannungswertes an der Batterie. Die Last 18 führt su einer Entladung der Batterie unter Depolarisation der Elektroden sowie des Elektrolyten_t so daß die Batterie mit hohen Ladestrom weitergeladen werden kann·

Das Laden der Batterie 11 kann nach einem vorgewählten Zeitabschnitt oder in Abhängigkeit von der überwachung des Ladungszustandes der Batterie beendet werden· Gemäß Figur 5 sind drei unterschiedliche Wege zur Unterbrechung des Ladevorganges möglich· Die erst Möglichkeit besteht in einem motorischen Zeitgeber 19, der an den Ladeschalter 12 angeschlossen ist und in bekannter Weise arbeitet· Der Zeitgeber kann manuell oder automatisch angeschaltet werden, .sobald der Ladeschalter 12 eingeschaltet wird und der Batterie 11 Ladestrom von der Spannungsquelle 10 zuführt· Der motorische Zeitgeber arbeitet dann für einen bestimmten Zeitabschnitt, beispielsweise 10 Minuten, und öffnet sodann

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automatisch den Ladeschalter 12, so daß der Ladezyklus beendet wird· Statt des Zeitgebers können ähnliche Geräte verwendet werden, die das Ladegerät eine Batterie während eines vorbestimmten Zeitraumes aufladen lasten.

Ferner kann der Ladungszustand der Batterie 11 überwacht und der Ladestrom entweder manuell oder automatisch in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Ladungszustand abgeschaltet werden· Eine Möglichkeit der Überwachung des Ladungssustandes besteht in der Verwendung eines Laststromfühlers 20, der an die Last 18 angeschlossen ist und den durch die Last 18 durchschnittlich fließenden Strom aufnimmt·

Wie aus Figur 3 hervorgeht, bleibt der anfänglich angelegte Ladestrom während des ersten Ladeimpulses für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten. Danach wird die kritische Klemmenspannung jeweils rascher erreicht und der Ladestrom wird demgemäß häufiger unterbrochen· Am Ende jedes Ladeimpulse^ fließt der Entladestrom durch die Last 18, so daß an der Last 18 um so häufiger ein Entladestrom auftritt, je mehr sich die Batterie ihrem voll geladenen Zustand nähert. Deshalb steigt auch der durch die Last fließende mittlere Strom, der Anst5.eg wird vom Lasfcstrorofühler 20 festgestellt, und

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bei einem vorbestimmten- Pegel des mittleren Laststroaes öffnet er den Ladeschalter 12, so daß der Ladestrom von der Batterie abgeschaltet und der Ladevorgang beendet wird.

Der Ladestrom kann auch manuell abgeschaltet werden, indem man ein sichtbares Anzeigegerät in Verbindung mit dem LaststromfUhler verwendet. Beispielsweise kann ein derartiges Anzeigegerät ein gewöhnliches Amperemeter sein. Beim Auftreten eines bestimmten mittleren Laststromes, der den im wesentlichen voll geladenen Zustand anaeigt, kann das Ladegerät manuell abgeschaltet werden·

Das Laden der Batterie kann jedoch auch durch Überwachen der Spannung über die Last während der Entladeimpulse beendet werden. Zur Messung dieser Spannung ist ein Spannungsfühler 21 an die Last 18 angeschlossen. Er spricht auf eine vorbastimmte Spannung an, die einen besonderen Ladungssustand der Batterie 11 anzeigt.

Jede Zelle und Batterie einer besonderen Ausbildung und Kapazität hat ein charakteristisches Entladeverhalten unter Last. Die Klemmenspannung der Batterie

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nimmt ab, wenn von der Batterie Energie abgezogen wird· Daher kann aus einer charakteristischen Kurve, welche die Klemmenspannung einer bestimmten Batterietype unter Last zeigt, der Spannungssustand dieser Batterie bestimmt werden. Eine typische Kurve für die "Sub-C"»Zelle, wie sie in der von der General Electric Company hergestellten Batterie 41B001KD06 verwendet wird, seigt Figur 6. Die Kapazität dieser Zelle ist mit 1 Ah bei 21° C angegeben und ist daher so ausgelegt, daß sie 100 mA Laststrom während einer Stunde abgibt.

Das Diagramm in Figur 6 ist die Aufzeichnung der Klemmenspannung einer "Sub-C"-Zelle während der Abgabe eines bestimmten Strom©« über einen Zeltraun. Die Kurve der Figur 6 zeigt ciie Klasse nsp&nmjng sowohl für eine Last von 15 A als auch ein® Last von 30 A, wobei die Aufzeichnung bei etwa O₉S V abgebrochen wurde« Die hier betrachtete Zelle findet beim elektrischen Starten von Kettensägen Verwendung, und es hat sich gezeigt, daß ihre Spannung nicht unter etwa 0,7 V absinken darf· Auch in anderen Anwendungsfüllen gibt es eine bestimmte Mindestspannung unterhalb derer die Zelle nicht mehr einsetzbar ist.

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Beim vorerwähnten Anwendungsbeispiel der Kettensäge würde die der Figur 6 augrund· liegende Zelle in der Lage sein, etwas Über eine Hinute lang nutsbare Sner« gie bei 30 A kontinuierlich zu liefern· Ohne Last hat die Zelle eine Klemmenspannung von etwa 1,3 V, und unter der 30 Α-Last nimmt die Klemmenspannung rasch auf 0,7 V ab, worauf für bestimmte Anwendungsfälle keine nutzbare Energie mehr in der Zelle verblieben ist· Daher ist es möglieh, durch Extrapolation von der bekannten Entladungekurve der Figur 6 bei jeder Klemmenspannung unter einem Laststroct von 30 A die nutsbare Energie annähernd zu bestimmen, die in der Zelle verbleibt, oder es ist beim Laden der Zelle möglich, die bereits in die Zelle zurückgeführte Ladungsmenge su bestimmen·

Wenn somit bei Verwendung des Ladegeräts gemäß Figur 5 Mährend des Entladungsimpulses ein Laststrom von 30 A von der Batterie 11 abgezogen wird und der Spannungsfühler 21 auf die Spannung Ober der Last anspricht (die in direkter Beziehung su der Klemmenspannung an der Batterie 11 steht), dann kann der Spannungsfühler 21 den Ladeschalter 12 Öffnen, sobald eine bestimmte Klemmenspannung ah der Batterie 11 auftritt. Beispielsweise kann man den Spannungs-

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fühler 21 so einstellen, daß er auf eine Spannung von 1,3 V bei einer 30 λ La3t anspricht; diese Spannung würde dann gemäß Figur 6 anzeigen, daß die Zelle voll geladen ist·

Schließlich kann die den Ladevorgang beendende Schal« tung auch temperaturabhängig gemacht werden, derart, daß die Batterie bei niedrigen Temperaturen auf eine höhere Spannung und bei hohen Temperaturen auf eine niedrigere Spannung geladen wird, indem man einen Umgebungstemperaturfühler 22 verwendet, der an den Spannungsfühler 21 angeschlossen ist«

Ein bevorzugtes Ausführungebeispiel des in Figur 5 in Blockform dargestellten Batterieladeger&tes 1st schematisch in Figur 7 gezeigt. Die Gleichspannungsquelle 10 ist an die Batterie 11 über einen Ladeschalter 12 angeschlossen, welcher im wesentlichen ein Unterbrecher mit einem beweglichen Kontakt 30 ist und auf einen durch die Windung 32 fließenden Strom von bestimmter Hohe anspricht. Die in Figur 5 vorgesehenen Spannungsregler 13 und Zeitgeber 19 sind In Figur 7 weggelassen.

Ein Impulsschalter und ein Spannungefühl,er, die mit

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dem Impulsschalter 14 und dem Batteriespannungefühler 15 in Figur 5 vergleichbar sind, sind in Figur 7 sch·* matisch dargestellt. Der BatteriespannungsfUhler weist Zenerdioden 33 und 34 sowie einen Widerstand 35 auf, welche in Reihe an die Klemmen der Batterie 11 angeschlossen sind. Der Impulsschalter besitst einen 8111· cium-Gleichrichter 36, dessen Gitteranschluß 36a «wischen die Zenerdiode 34 und den Widerstand 35 gelegt

" ist, so daß er auf den Spannungsfuhlerkreis anspricht. Im Schaltkreis des Impulsschalterβ liegt ferner eine Relaiswindung W_ mit ihren vier Schaltkontakten B^ - B^ wobei beim nicht erregten Relais die Kontakte B₁ und B^ offen und die Kontakte B₂ und B₄ geschlossen sind. Eine weitere Relaiswindung W_A des Impulsschalterkreises hat einen normalerweise geschlossenen Kontakt A^ und einen normalerweise offenen Kontakt A~· Der Kontakt A^ der Relaiswindung W^ entspricht dem Lastschalter 17

t in Figur 5 und 1st über die Wirkung des Silicium- Gleichrichters 36 sowie der Relaiswindung W« vom Batteriespannungsfühler abhängig· Schließlich weist der Impulsschalter noch einen Kondensator 37 und eine in Reihe geschaltete Konbination eines Widerstandes 38 sowie eines Potentiometers 39 auf, welche sun Kondensator 37 parallel geschaltet sind. Im ganzen liegen die vorgenannten Schaltelemente Über den Relaiskontakt

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B₃ und die Relaiswindung W_ß am Silicium-Gleichrichter 36.

Die Wirkungsweise des Ladekreises geht deutlicher aus Figur 8 hervor, welche einen Teil der Schaltung in Figur 7 schematisch darstellt. Die in dieser Schaltung normalerweise offenen Kontakte der Relais sind sur Verdeutlichung des offenen Kreises unterbrochen dargestellt.

Sobald Ladestrom an die Klemmen X-X der Schaltung in Figur 8 gelegt wird, fließt er durch den normalerweise geschlossenen Kontakt A- sur Batterie 11. Während des Ladevorganges steigt die Klemmenspannung an, und sobald der kritische Wert erreicht ist_a GhQShmlh d®m übermäßige Gasentwicklung auftritt, wird der Impulsschalter des Ladegeräts betätigt und trennt den Ladestrom von der Batterie ab. Dies geschieht in der folgenden Weise.

Der Spannungsteilerkreis, der den BatteriespannungsfUh.ier darstellt und aus den Zenerdioden 33, 34 sowie dem Widerstand 35 besteht, ist derart ausgelegt, daß die Zenerdioden Öffnen, sobald die kritische Klemmenspannung der Batterie erreicht wird. Für das beschrie·

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bene Beispiel sei angenommen, daß diese Spannung 1,5 V beträgt und daß die geladene Batterie ein· "SUb-C"-Zelle ist. '

Beim öffnen der Zenerdioden 33 und 34 tritt ober de» Widerstand 35 eine Spannung auf, die auch an der (Jitterklemme 36a des SiliciusHOleichrichters 36 liegt. Der Gleichrichter 36 öffnet und leitet Strom durch die Relaiswindung w_ß sowie den SHiciue-Oleichrichter 36, und durch die normalerweise geschlossenen Relaisfcontakte A^ und B₄₁ von den Klemmen X-X. Der Stroetfluß durch die Relaiswindung W_ß erregt dieses Relais, öffnet die Kontakte B₂ und B₄ und schließt die Kontakte B₁ und B₃. Durch das Schließen des Kontaktes B₁ wird die Relaiswindung W_A direkt an die Klemmen X-X gelegt und dadurch erregt. Die Erregung der Relaiswindung W_A öffnet den Kontakt A₁ und schließt den Kontakt A₂* Dieser Zustand ist in Figur 9 dargestellt· Vor der Erregung der Relaiswindung W_ß lädt sich der Kondensator 37 Ober den normalerweise geschlossenen Kontakt B₂ auf. Nach dem Öffnen des Kontaktes B- und dem Schließen des Kontaktes B₃ - gemäß der Darstellung in Figur 9 -entlädt der Kondensator 37 Ober den Widerstand 38 und das Potentiometer 39, die Relaiswindung W- und den

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Silicium-Gleichrichter 36 sowie die parallel dazu liegende Reihenkombination der Zenerdioden 33, 34 nebat Widerstand 35· Durch Einstellung des Widerstandes im Zweig der Widerstände 38 und 39, die den beiden anderen Entladungszweigen des Kondensators 37 parallel liegen» ist die Zeit der Entladung unveränderbar· Dementsprechend hängt die Zeitdauer, während der die Relaiswissdung Wg infolge der im Kondensator gespeicherten Energie erregt bleibt, von der (einstellbaren) Länge der Zeit ab„ die der Kondensator 37 zur Entladung benötigt«

Wenn sich das Ladegerät in dem in Figur 9 dargestellten Zustand befindet, entlädt die Batterie 11 über die Last 18_t die in den Figuren 7-9 als Widerstand dargestellt ist. Es ist erstrebenswert, daß die Batterie nur für kurze Zeit entlädt, so daß der Ladeinpuls wieder angelegt werden kann, um die Batterie weiter aufzuladenό

Speziell für eine "Sub-C"-Zelle wurde gefunden,

ein Sntladestrom von 30 A während einer halben Sekunde zweckmäßig ist. Demgemäß kann für diess Zell®üt^p@ die

Zeitkonstante für das Entladen des Kondensator® 37 und

die Entregung der Relaiswindung W- auf von einer halben Sekunde eingestellt w$?r&@n·

Abfallen des Relais W_n schließen die Kontakt· B₀ und B,

B 2 4

erneut, während die Kontakt· B^ und B^ wieder öffnen· Das Öffnen des Kontaktes B₁ läßt da« Relais W_A abfallen, so daß der Kontakt A^ schließt und der Kontakt Aj öffnet. Hierdurch wird der Ladestrom wieder an die Batterie angelegt, denn der Schaltzustand der Figur 8 ist erneut erreicht«

In Figur 7 ist ferner eine Schaltung zur Beendigung des Ladevorganges dargestellt, wobei die Höhe des mittleren Laststromes überwacht wird. Zu dieser Schaltung gehört die Wicklung 32 des Ladeschalters 12, welche in Reihe mit der Last 18 an der Batterie 11 liegt. Venn die Lade» impulse kürser werden um% häufiger Strom durch die Last 18 fließt, steigt der mittlere Stromfluß. durch die Last bis zu einem Punkt an, in de» der Stromfluß durch die . Wicklung 32 den Ladeschalter 12 öffnet und damit den Ladestromfluß unterbricht. Der Pegel des mittleren Ladestromes, der in dieser Weise den Ladeschalter 12 betätigt, wird so gewählt, daß er einem bestimmten ge«= wünschten Ladezustand der zu ladenden Batterie entspricht·

Wenn die Batterie sich dem vollgeladenen Zustand nähert, wird der Ladestrom für immer kürzere Sriträwme angelegt·

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Die Anlegedauer dee Ladestroms nähert sich der Anlegedauer der Last und des Auftretens von Entladestron· Wenn der Ladestron und der Entladestrom die gleiche Größe haben, werden sich die Lade- und Entladeseiten nahezu entsprechen, so daß die während eines Ladeimpulses in die Batterie eingeführte Energie in wesentlichen gleich der während eines Entladeimpulses von der Batterie abgesogenen Energie und die Batterie im wesentlichen vollgeladen ist. Falls der Ladestrom geringer als der Entladestrota ist, wird zusätzliche Zeit benötigt, um die während des Entladevorganges abgesogene Energie während des Ladevorganges zu ersetzen· Falls beispielsweise eine ^HSub-C"-Zelle mit 5 A geladen und mit 30 A für eine halbe Sekunde entladen wird, so würde der Ladeimpuls etwa 3 Sekunden dauern, wenn die Batterie im wesentlichen voll geladen 1st. Unter diesen !Anständen (bei voll geladener Batterie) würde der mittlere Lastetron etwa 8 1/2 A betragen· In-dem der Ladeschalter IZ so ausgelegt wird, daß er auf einen Strom von 8 1/2 A durch die Wicklung 32 anspricht, wird der Ladestrom bei voll geladener Zelle unterbrochen und beendet den Ladevorgang dieser "Süb-C"-Zelle·

Die Ladebeendigungs-Schaltung ist beim Laden jeglicher Zelle oder Batterie anwendbar, indem man den Lade-

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chalter 12 auf einen bestimmten mittleren Laatetrom ansprechen läßt, dessen Höhe von der su ladenden Batterie oder Zelle¹ sowie von der Größe der Lade- und Entladeströne abhängig ist· Der Ladebeendigungskreis hat den susatzlichen Vorteil, daß die su ladende Zelle oder Batterie niemals überladen wird·

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BAD ORIGINAL

Claims

DIPL-ING. D I ETER K.SPEISER PATENTAN WÄ LTE

P 16 38 085.1 28 B R E M E N 1

BORGERMEISTER-SMIDT-STR. 56

McCULLOCH CORPORATION (Trinidad-haus)

M 30

10. April 1970

TELEFON: (0421) J1 H77 TELEGRAMME: FERROPAT

BREMER BANK 100 8072 POSTSCHECK HAMBURG 255787

Neue Patentansprüche

1. Verfahren zum Schnelladen einer elektrischen Batterie mittels eines hohen Ladestromes, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach Erreichen eines bestimmten Ladezustandes der Ladevorgang für eine kurze Entladung bei hohem Entladestrom unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand durch Abtasten der Klemmenspannung der Batterie überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladestrom den Ladestrom wesentlich übersteigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Entladevorganges der mittlere Stromfluß überwacht und der Ladevorgang nach Erreichen eines vorbestimmten mittleren Stromflusses beendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die während jedes Ladeschrittes

Neue üuLciagan *rt7_s,**:.,,.ο^3_dMÄnderung,s.v.4.a

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zugeführte und die während jedes Entladeschrittes abgezogene Energie überwacht werden, und daß der Lade— Vorgang beendet wird, sobald die Energien gleich groß sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmenspannung der Batterie unter Last überwacht wird, und daß der Ladevorgang beendet wird, sobald diese Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Überwachung der Klemmenspannung, des mittleren Stromflusses und/oder des Energieaustausches ansprechende Kontrolle des Ladevorganges von der Umgebungstemperatur abhängig gemacht wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hohe Ladestrom intermittierend durch einen hohen Entladestrom unterbrochen Wird und daß die Häufigkeit der Unterbrechungs- und Entladeintervalle mit zunehmender Ladezeit zunimmt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Entlade— intervalIe mit zunehmendem Ladezustand der Batterie fällt und die Dauer der Ladeintervalle gleichzeitig verkürzt wird; und daß der Quotient aus der Dauer eines Ladeintervalles geteilt durch die Dauer eines darauffolgenden Entladeintervalles mit zunehmendem Ladezustand der Batterie verringert wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die · Größe des während der

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Ladeintervalle fließenden Ladestromes auf einem Wert gehalten wird, der den nominellen stündlichen Ladestrom der Batteriezellen übersteigt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Ladeintervalle auf einen Batteriezustand bezogen wird und daß die Frequenz der Entladeintervalle — bezogen auf einen vorgegebenen Ladezustand - mit zunehmender Ladung erhöht, die Dauer der Ladeintervalle sowie der Quotient aus Intervaldauer des Ladens und Intervaldauer des darauffolgenden Entladens verringert werden.

12. Verfahren nach einem der'vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ladeintervalle andere Intervalle eingestreut werden, deren Frequenz mit zunehmendem Ladezustand der Batterie zunimmt.

13. Vorrichtung zum Schnelladen einer elektrischen Batterie gemäß einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf den Ladezustand ansprechender Schalter (3; 14) zwischen eine Gleichspannungsquelle (1; 10) und die Batterie (2; 11) eingeschaltet ist, welcher bei Betätigung die Batterie von der Gleichspannungsquelle trennt und für einen bestimmten Zeitraum eine Last (18) an die Batterie legt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (14) auf einen Klemmenspannungsfühler (15) anspricht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Schalter (Ladeschalter 12), der auf einen den mittleren Stromfluß durch die Last (18) abtastenden Laststromfühler anspricht, in den Pfad zwischen der Batterie (11) und der Gleichspannungsquelle (10) eingeschaltet ist.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Schalter (Ladeschalter 12), der auf einen die Klemmenspannung unter Last abtastenden Klemmenspannungsfühler (21) anspricht, in den Pfad zwischen der Batterie (11) und der Gleichspannungsquelle (10) eingeschaltet ist.·-

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmenspannungsfühler (15) an einen Umgebungstemperaturfühler (16) derart ange-

k ' schlossen ist, daß bei niedrigeren Temperaturen als der Batterie-Nenntemperatur der Schalter (14) bei höheren Klemmenspannungen betätigt wird und umgekehrt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmenspannungsfühler (21) mit einem ümgebungstemperaturfühler (22) derart verbunden ist, daß bei niedrigeren Temperaturen als der Batterie-Nenntemperatur der Schalter(12) bei höheren Klemmenspannungen betätigt wird und umgekehrt.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle (1; 10) einen Ladestrom abgibt, der den nominellen Batterieladestrom übersteigt; daß die Schaltfrequenz des Schalters (3;14) zwischen der Last (18) und der Batterie (2;11) in Abhängigkeit von dem zunehmenden Ladezustand der Batterie vergrößerbar ist; daß die Durchschaltperioden des Schalters zwischen Gleichspannungsquelle (1; 10) und Batterie (2; 11) mit zunehmendem Ladezustand verringerbar sind; und daß der Schalter (3; 14) so betätigbar ist, daß der Quotient aus der Durchschaltperlode zwischen Gleichspannungsquelle und Batterie geteilt durch die darauf- '

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folgende Durchschaltperiode zwischen der Last und der Batterie mit zunehmendem Ladezustand abnimmt.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An- ' Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der Durchschaltungsperioden zwischen Gleichspannungsquelle und Batterie in Abhängigkeit von einem Batteriezustand steht? daß der der Batterie in den Ladeperioden zugeführte Strom größer ist als es dem nominellen Batterieladestrom entspricht; daß der von der .Last (18) aufgenommene Entladestrom t^ährend der Entladeperioden höher ist als der der Batterie zugeführte Ladestrom bei deren erstem Anschluß an die Gleichspannungsquelle.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An-sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter im Strompfad zwischen Gleichspannungsquelle und Batterie in progressiv abnehmenden Zeitperioden, deren Dauer einem Zustand der Batterie zugeordnet ist, betätigbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (3; 14) zum Einstreuen von Intervallen in die Ladestromintervalle derart betätigbar ist, daß die Frequenz dieser anderen Intervalle mit zunehmendem Ladezustand steigt.

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