DE2838996A1 - Schaltung zur sicherung von speicherzellen - Google Patents

Schaltung zur sicherung von speicherzellen

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Description

  • Schaltung zur Sicherung von Speicherzellen
  • Gegenstand der Hauptanmeldung ist eine Schaltung zur gleichmäßigen Ladung und Entladung für in Serienschaltung zu einer Batterie zusammengeschalteten elektrochmischen Speicherzellen oder Gruppen von mehreren parallelgeschalteten Speicher zellen auf der Basis von Alkalimetall und Chalkogen mit mindestens einem für die Aufnahme des Katholyten bestimmten Kathodenraum, welche durch eine alkali-ionenleitende Festelektrolytwand voneinander getrennt sind, wobei jeder in Serie geschalteten Speicherzelle oder jeder Gruppe von Speicherzellen mindestens je ein Schutzelement parallelgeschaltet ist, das beim Erreichen einer vorgegebenen maximalen Auf- oder Entladung der Speicherzelle(n) deren Stromkreis überbrückt und das steuernd mit einem Schalter in Verbindung steht, der mit den negativen und positiven Elektroden dieser Speicherzelle (n) und den elektrischen Anschlußpolen direkt leitend verbindbar ist und wobei das Schutzelement an die beiden Anschlußpole direkt und die Speicherzelle(n) an einen der beiden Anschlußpole über den Schalter angeschlossen ist (sind).
  • Solche wideraufladbaren elektrochemischen Speicherzellen mit Festelektrolyten eignen sich sehr gut zum Aufbau von Akkumulatoren höherer Energie- und Leistungsdichte. Der z. B.bei Natrium/Schwefel-Speicherzellen verwendete Festelektrolyt aus ß-Aluminiumoxid läßt nur Natriumionen passieren. Dies bedeutet im Gegensatz zum Blei-Akkumulator , daß praktisch keine Selbstentladung stattfindet und beim Laden keine Nebenreaktionen ablaufen, wie etwa eine Wasserzersetzung beim Blei/Bleioxid-System. Die Stromausbeute, d. h. der Faraday-Wirkungsgrad einer Natrium/Schwefel-Speicherzelle liegt daher bei 100 %.
  • Diesen Vorteilen steht der betriebliche Nachteil gegenüber, daß solche Zellen weder überladen noch überentladen werden können, wie dies bei Blei-Akkumulatoren möglich ist. Insbesondere wird in einer serienschaltunghdQle iesamikapazität durch die Zelle mit der geringsten Kapazität bestimmt. Besonders schwerwiegend ist, daß Speicherzellen, die z B. mit einem anderen Ladezustand eingesetzt werden, nie mit dem übrigen Strang synchron werden können. Beim Blei-Akkumulator ist es möglich, durch Überladung - Wasserstoff/Sauerstoff-Entwicklung (Ausgleichsladung) - alle Zellen in den gleichen Zustand zu versetzen.
  • Um dieser unterschiedlichen Aufladung der Speicherzellen einer Batterie entgegen zu wirken, werden zunächst mehrere Speicherzellen parallelgeschaltet, bevor mehrere solcher Gruppen aus parallelgeschalteten Zellen in Serie gelegt werden.
  • Ein weiterer Nachteil dieser elektrochemischen Speicherzellen zeigt sich bei der Entladung einer Batterie. ist beispielsweise eine Zelle einer Serienschaltung von vielen Zellen oder sind die parallelgeschalteten Zellen einer Gruppe, die mit weiteren Gruppen in Serie geschaltet sind, bereits entladen, so wirkt der Entladungsstrom der noch nicht entladenen Zellen der Batterie auf die bereits entladenen Zellen als ein von außen aufgezwungener Strom.
  • Um die gleichmäßige Ladung und Entladung der Speicherzellen einer Batterie zu gewährleisten, wird gemäß der Hauptanmeldung jeder in Serie geschalteten Speicherzelle oder jeder Gruppe von Speicherzellen mindestens je ein Schutzelement parallelgeschaltet. Dieses Schutzelement überbrückt beim Erreichen einer vorgegebenen maximalen Auf- oder Entladung der Speicherzelle(n) deren Stromkreis. Zusätzlich steht dieses Schutzelementsteuernd mit einem Schalter in Verbindung, der mit den negativen und positiven Elektroden dieser Speicherzelle(n) und den Anschlußpolen direkt leitend verbindbar ist. Das Schutzelement selbst ist an beide Anschlußpole direkt angeschlossen, während die Speicherzelle(n) mit mindestens einem der beiden Anschlußpole über den Schalter verbunden ist (sind).
  • Der Vorteil der Hauptanmeldung besteht darin, daß mit der in ihr offenbarten Schaltung jede Speicherzelle der Batterie auf ihre Maximalkapazität aufgeladen werden kann. Ferner besteht auch die Möglichkeit, Zellen in die Batterie einzusetzen, die sich in einem anderen Ladezustand als die übrigen Zellen der Batterie befinden, da mit dieser Schaltung eine Synchronisierung dieser Zellen mit dem übrigen Serienstrang von einzelnen oder in Gruppen zusammengefaßten Speicherzellen in Parallelschaltung möglich ist. Bei der Parallelschaltung von Zellen zu einer Gruppe stellt sich aufgrund von Ausgleichs strömen innerhalb dieser Gruppe der gleiche Ladezustand bei allen Speicherzellen ein.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung der in der Hauptanmeldung beschriebenen Schaltung.
  • Ein gewisser Nachteil der in der Hauptanmeldung offenbarten Schaltung ist darin zu sehen, daß die in der Schaltung verwendeten Elemente temperaturempfindlich sind und daher ausserhalb der Batterie angeordnet werden müssen, damit ihre Funktionsfähigkeit immer gewährleistet werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für eine elektrochemische Speicherzelle oder mehrere parallelgeschaltete Speicherzellen einer Gruppe so zu schaffen, daß auch beim direkten Einbau der Schaltung in die Batterie bei der Serienschaltung mehrerer Speicherzellen oder solcher Gruppen von parallelgeschalteten Speicherzellen zu einer Batterie die vollständige Aufladung einer jeden Speicherzellebifi ihrer maximalen Kapazität möglich wird. Ferner soll die Schaltung die Uberentladung jeder Speicherzelle der Batterie verhindern.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Schutzschaltung aus mindestens einer ersten oder mehreren ersten in Reihe geschalteten temperaturbeständigen Dioden gebildet ist, der bzw. denen eine, mindestens ein Heizelement und mindestens eine zweite temperaturbeständige Diode umfassende Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, daß die erste(n) Diode(n) in Durchlaßrichtung und die zweite Diode in Sperrichtung geschaltet ist.
  • In vorteilhafter Weise sind das Heizelement und der die Speicherzelle(n) mit mindestens einem Anschlußpol verbindende Schalter über eine wärmeleitende Verbindung miteinander verbunden.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung kommen Dioden zum Einsatz, die p-n-Übergänge oder Schottky-Barrieren aus einem Material mit einem Bandabstand von mehr als 1,2 eV aufweisen, entsprechend Verbindungen aus der III und V bzw. der II und VI-Gruppe des Periodensystems.
  • In vorteilhafter Weise werden in der Schaltung Galliumarsenid-, Galliumphosphat-, Siliziumkarbid-, Bornitrid- oder Cadmiumsulfid-Dioden verwendet.
  • In vorteilhafter Weise ist die Durchlaßspannung der dem Heizelement parallelgeschalteten Diode(n) der maximalen Ladespannung der Speicherzelle bzw. der Speicherzellen einer Gruppe angepaßt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die mit dem Heizelement in Reihe geschaltete Diode so ausgebildet, daß sie beim Erreichen ven negativen Werten der Entladespannung der Speicherzelle bzw. der Speicherzellen einer Gruppe den Strom übernimmt und die Speicherzellen) damit aus dem Stromkreis herausgetrennt werden.
  • In vorteilhafter Weise kann mit dieser Schaltung jede Speicherzelle einer Batterie auf ihre maximale Kapazität aufgeladen werden. Ferner wird gewährleistet, daß keine der Zellen unter einen Mindestwert entladen wird, so daß keine der Speicherzellen einer Zerstörung ausgesetzt ist. Mit dieser Schaltung isteaußerdem möglich, Speicherzellen in die Batterie einzusetzen, die sich in einem anderen Ladezustand als die übrigen Speicherzellen der Batterie befinden. Mit dieser Schaltung ist eine Synchronisierung dieser neu eingesetzten Speicherzellen mit dem übrigen Serienstrang von einzelnen oder in Gruppen zusammengefaßten Zellen in Parallelschaltung durchführbar.
  • Aufgrund des Einsatzes von temperaturunempfindlichen Dioden in der Schaltung, wobe#vorzugsweise Dioden mit den obengenannten Eigenschaften Anwendung finden, wird eine Schaltung geschaffen, die für eine Temperatur von mindestens 570 ° ausgelegt ist.
  • Da die verwendeten Dioden insbesondere gegen hohe Temperaturen beständig sind, können sie selbst innerhalb der Batdie terie angeordnet werden. Dies bedeutet, daß Dioden im einzelnen als Bauelemente in jede Speicherzelle integriert werden können, insbesondere an Stellen der Speicherzelle, an denen sich isolierende Elemente befinden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert und der mit der Erfindung erzielbare Fortschritt dargestellt: Es zeigen: Figur 1 eine Schaltung mit tempsraturunempfindlichen Dioden in Verbindung mit einer Gruppe von 3 parallelgeschalteten Speicherzellen, Figur 2 eine Variante der in Figur 1 gezeigten Schaltung, Figur 3 die Schaltung mit zwei in Reihe geschalteten Dioden, denen die Reihenschaltung aus einem Heizelement und einer Diode parallelgeschaltet ist, Figur 4 die gleiche Schaltung wie in Fig. 1 jedoch in Verbindung mit einer einzigen Speicherzelle.
  • Figur 5 die idealisierte Strom-Spannungs-Kennlinie einer Speicherzelle.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung ist im wesentlichen aus zwei Dioden 1A und 1B, einem Heizelement 2, einem Schalter 3, drei elektrochemischen Speicherzellen 4, einem negativen und einem positiven elektrischen Anschlußpol 5 und 6, sowie einer wärmeleitenden Verbindung 7 aufgebaut.
  • Die drei Speicherzellen 4 sind parallelgeschaltet und bilden eine Gruppe. Eine solche Gruppe kann mit weiteren Gruppein; die ebenfalls mehrere parallelgeschaltete Speicherzellen aufweisen, in Form einer Serienschaltung zu einer Batterie zusammengefaßt werden.
  • Die in der Schaltung vorzugsweise verwendeten Dioden 1A und 1B weisen p-n-Ubergänge oder Schottky-Barrieren aus einem Material mit einem Bandabstand von mehr als 1,2 eV auf,entsprechend Verbindungen aus der III und V bzw. II und VI-Gruppe des Periodensystems. Als besonders vorteilhaft haben sich Galliumarsenid-, Galliumphosphat-, Siliziumkarbid-, Bornitrid-, oder Cadmiumsulfid-Dioden beim Aufbau dieser Schaltung bewährt. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, auch ein anderes Element mit gleichen Eigenschaften zu verwenden. Insbesondere kommt es hier darauf an, daß die verwendeten Dioden temperaturunempfindlich sind. Vorzugsweise sollten siebizd einer Temperatur von mindestens 570 0K und mehr beständig sein.
  • Für die Dioden 1A wird zusätzlich gefordert, daß sie eine hohe Durchlaßspannung aufweisen. Die Diode 1 B ist so beschaffen, daß sie beim Auftreten von negativen Werten der Entladespannung der Speicherzelle oder einer Gruppe von Speicherzellen leitend wird und den Strom übernimmt, so daß die Speicherzelle bzw. die Speicherzellen aus dem Stromkreis herausgetrennt werden.
  • Bei der in Figur 1 gezeigten Schaltung sind die positiven Elektroden ~er Speicherzellen 4 mit dem positiven Anschlußpol 5 verbunden. Die Anode der Diode 1A steht ebenfalls mit diesem Anschlußpol 5 in Verbindung, während ihre Kathode an den negativen Anschlußpol 6 angeschaltet ist.
  • Der Diode 1A ist die das Heizelement 2 und die Diode 1B umfassende Reihenschaltung parallelgeschaltet. Die negativen Elektroden der Speicherzellen 4 sind über einen Kon- taktpunkt 8 und den Schalter 3, der mit diesem Kontaktpunkt 8 in Berührung steht an den negativen Anschlußpol 6 angeschlossen.
  • Das der Diode 1A parallelgeschaltete Heizelement z steht mit dem Schalter 3 über eine wärmeleitende Verbindung 7 in Kontakt. Der elektrisch leitende Kontakt des Schalters 3 ist im normalen Betriebszustand mit dem Kontaktpunkt 8 verbunden. Desweiteren ist ein zweiter Kontaktpunkt 9 vorgesehen, der sowohl an die positiven Elektroden der Speicherzellen 4 als auch an den positiven Anschlußpol 5 angeschaltet . Mit diesem Kontaktpunkt 9 kann der Schalter 3 ebenfalls verbunden werden.
  • Wie Fig. 2 zeigt, können die negativen.Elektroden der parallelgeschalteten Speicherzellen 4 auch direkt mit dem negativen Anschlußpol 6 verbunden werden, während ihre positiven Elektroden über den Schalter 3 mit dem positiven Anschlußpol 5 verbindbar sind. Der oben erwähnte Kontaktpunkt 9 ist bei dieser Schaltung ebenfalls mit dem negativen Anschlußpol 6 verbunden. Alle übrigen Elemente der Schaltung sind ebenso miteinander verbunden wie in Fig.d gezeigt und obenstehend erläutert.
  • Die Diode 1A soll, wie bereits erwähnt, bei diesen Ausfthrungsformen der Schaltung eine sehr hohe Durchlaßspannung aufweisen. In manchen Fällen ist es daher sinnvoll, wenn eine Diode allein die gewünschte Durchlaßspannung nicht aufweist, den angestrebten Wert der Spannung durch die Reihenschaltung zweier oder mehrerer solcher Dioden zu erzielen, wie es in Figur 3 dargestellt ist.
  • Wie Figur 4 zeigt, kann die erfindungsgemäße Schaltung nicht nur bei einer Vielzahl von parallelgeschalteten Speicherzellen Verwendung finden. Es besteht vielmehr die Möglichkeit, diese Schaltung auch bei einer Einzelzelle einzusetzen.
  • Die Schaltung für eine Einzelzelle ist ebenso aufgebaut wie die Schaltung für mehrere parallelgeschaltete Speicherzellen. Sie weist ebenfalls zwei Dioden 1A und 1B, ein Heizelement 2, einen Schalter 3 sowie die Anschluß-Pole 5 und 6 auf.
  • Die beiden Dioden 1A und 1B entsprechen im Aufbau und ihren sonstigen Eigenschaften, insbesondere was die Temperaturunempfindlichkeit und die Durchlaßspannung betrifft den in Fig. 1 gezeigten Dioden. Auch für den Fall, daß die erfindungsgemäße Schaltung nur mit einer elektrochemischen Speicherzelle 4 verbunden ist, wird die Anode der Diode 1A an den positiven Anschlußpol 5 angeschlossen. Die Kathode dieser Diode ist an den negativen Anschlußpol 6 angeschaltet. Die das Heizelement 2 und die Diode 1B umfassende Reihenschaltung ist der Diode 1A auch hierbei parallelgeschaltet. Eine Elektrode der Speicherzelle 4 ist über den Kontaktpunkt 8 und den Schalter 3 an den Anschlußpol 6 angeschlossen. Die zweite Elektrode der Speicherzelle 4 steht mit dem Anschlußpol 5 direkt in Verbindung. Zwischen dem Heizelement 2 und dem Schalter 3 besteht auch hierbei eine wärmeleitende Verbindung 7. Der elektrische Kontakt des Schalters 3, der im normalen Betriebszustand mit dem Kontaktpunkt 8 in Verbindung steht, kann um eine Unterentladung der Speicherzelle 4 zu vermeiden, mit einem zweiten Kontaktpunkt 9 verbunden werden, der seinerseits an den Anschlußpol 5 angeschaltet ist.
  • Alle Elemente der Schaltung können aufgrund ihrer Temperaturbeständigkeit, die mindestens für 570 0K ausgelegt ist, sämtlichst innerhalb der Batterie angeordnet werden.
  • Wird jede Speicherzelle 4 einer Batterie mit einer solchen Schaltung ausgerüstet, so können insbesondere die beiden Dioden 1A und 1B in die Speicherzelle selbst einintegriert werden. Durch die besondere Ausbildung der Dioden in Form von-die Speicherzelle aufbauenden Elementen, wie beispielsweise isolierende#Distanzstücke, lassen sie sich in den Verschlußbereich der Zelle einbauen. Aufgrund ihrer hohen Durchlaßspannung wird beispielsweise die Diode ln solange als isolierendes Element dienen, bis die Zelle ihre maximale Ladespannung erreicht hat. Dann erst wird sie leitend werden, da ihre Durchlaßspannung auf die maximale Ladespannung der Speicherzelle abgestimmt ist.
  • Die Diode 1B wird solange als nichtleitendes Element fungieren, wie die Speicherzelle 4 eine positive Entladespannung aufweist. Beim Auftreten von negativen Werten der Entladespannung wird sie stromführend werden und den Stromkreis durch die Zelle überbrücken.
  • Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Schutzschaltung näher erläutert. Zum besseren Verständnis ihrer Funktionsweise und derjenigen der Speicherzelle dient die in Figur 5 dargestellte idealisierte Strom-Spannungs-Kennlinie einer Speicherzelle.
  • Die Wirkungsweise der Schaltung ist immer dieselbe, gleichgültig, ob sie mit einer einzelnen oder einer Gruppe von mehreren parallelgeschalteten Speicherzellen verbunden ist. Es wird daher nur auf die in Fig. 1 dargestellte Anordnung Bezug genommen, jedoch gelten alle Aussagen auch für die in Fig. 4 dargestellte Anordnung.
  • Um die Gruppe aus drei parallelgeschalteten Speicherzellen 4 aufzuladen, wird an die Anschlußpole 5 und 6 eine Stromquelle angeschlossen (hier nicht dargestellt) die den negativen Ladestrom I1 liefert. Haben alle Zellen den in Fig. 5 mit A bezeichneten Spannungswert erreicht, so sind sie alle auf ihre maximale Kapazität aufgeladen. Zwischen mehreren parallelgeschalteten Zellen einer Gruppe fließt ein Ausgleichs strom, deren gleichmäßigen Ladezustand aller Zellen bewirkt.
  • Durch die Aufladung sind die Speicherzellen 4 hochohmig geworden, d. h. der durch sie fließende Strom wird kleiner.
  • Bei der Aufladung kann die Spannung der Speicherzellen 4 maximal noch bis zu dem mit B bezeichneten Wert ansteigen.
  • Wie dem Diagramm in Fig. 5 zu entnehmen ist, fließt jetzt durch die Speicherzellen nur noch ein sehr kleiner Strom Im. Das bedeutet, daß weitere mit dieser Gruppe in Serie geschalteten Gruppen, die noch nicht vollständig auf ihre Maximalkapazität aufgeladen sind, nicht mehr weiter aufgeladen werden. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß bei einer Serienschaltung die Gruppe von Zellen mit der geringsten Kapazität die Gesamtkapazität aller Zellen der Batterie bestimmt.
  • Eine vollständige Aufladung aller in Serie geschalteten Gruppen mit parallelgeschalteten Zellen wird nun durch die jeweilige Anschaltung der erfindungsgemäßen Schaltung an jede die Batterie bildende Gruppe ermöglicht. Die erfindungsgemäße Schaltung weist beispielsweise eine in Durchlaßrichtung geschaltete Silizium-Karbid-Diode auf. Die Durchlaßspannung dieser Diode ist der maximalen Ladespannung der Zellen dieser Gruppe angepaßt, so daß vor dem Erreichen dieses Wertes kein Strom durch die Diode 1A fließt. Durch Serienschaltung zweier oder mehrerer solcher Dioden kann die Durchlaßspannung, falls die Ladespannung wesentlich grösser sein sollte, erhöht werden. Solange die Speicherzellen aufgeladen werden, spricht keiner der beiden Dioden 1A und 1B an. Haben die Speicherzellen jedoch eine Spannung mit dem in Fig. 5 eingetragenen Wert B erreicht, so ist ihre maximale Ladespannung und damit auch die Durchlaßspannung der Diode 1A erreicht. Dies bedeutet, daß der Ladestrom nun nicht mehr über die Speicherzellen 4, sondern über die Diode 1A fließt. Da die Diode 1B in Sperrichtung gepolt ist, fließt über sie und das Heizelement 2 kein Strom.
  • Das Ansprechen der Diode 1A gibt also genaue Auskunft über den Zeitpunkt, zu dem die Gruppe der Speicherzellen 4 vollständig aufgeladen ist. Durch Anschluß eines Anzeigegerätes an die Diode 1A kann dieser Zeitpunkt erfaßt und optisch angezeigt werden.
  • Mit dieser erfindungsgemäßen Schaltung kann also der Stromkreis der bereits aufgeladenen Gruppe von Speicherzellen solange überbrückt werden, bis alle Gruppen bzw. alle Speicherzellen einer Batterie auf ihre maximale Kapazität aufgeladen sind.
  • Der Schittpunkt der in Fig. 5 eingetragenen Kurve 1, die den jeweiligen Ladezustand einer Zelle kennzeichnet, mit der Ordinate U wird als Ruhespannung der Zelle bezeichnet.
  • Weisen die Speicherzellen die in Fig. 5 angedeutete Ruhespannung R auf bzw. wird die Batterie belastet, so sinkt die Spannung der Zellen wieder unter die Durchlaßspannung der Diode 1A. Die Uberbrückung des Stromkreises der Speicherzellen wird damit aufgehoben. Der Stromfluß zwischen den Anschlußpolen 5 und 6 erfolgt wieder daher din Speicherzellen 4.
  • Wird eine solche auf Ruhespannung befindliche Zelle oder eine Gruppe von Zellen kontinuierlich belastet, so fließt ein Entladestrom und die Spannung der Zellen nimmt ab, bis sie den Wert Null erreicht hat und ein Surzsckllußstrom fließt.
  • Sind zu diesem Zeiptunkt die mit dieser Gruppe in Serie geschalteten Gruppen noch nicht vollständig entladen, so wird dieser bereits entladenen Gruppen von außen ein Strom i aufgezwungen. Dieser bewirkt die Umpolung der eealspannung, d.hX selbige wird negativ und kann beispielsweise den im mit C bezeichneten Wert erreichen. Da in der etalt wie bereits oben erwähnt, die in Sperrichtung gepolte Diode 1B vorgesehen ist, die beim Erreichen eines negativen Wertes der Entladespannung der Speicherzellen stromführend wird, fließt der von außen aufgezwungene Strom 1a beim Erreichen dieser Entladespannung der Zellen über diese Diode 1B und das Heizelement 2. Da der von außen aufgezwungene Strom 1a sehr groß ist, spricht das Heizelement 2 an. Über die wärmeleitende Verbindung 7 nimmt das Heizelement 2 Einfluß auf den Schalter 3 und unterbricht seine bisherige Verbindung mit dem Kontaktpunkt 8.
  • Der Schalter 3 wird gleichzeitig soweit verstellt, daß es zwischen ihm und dem Kontaktpunkt 9 zu einer elektrisch leitenden Verbindung kommt.
  • Damit sind die Speicherzellen 4 aus dem Stromkreis herausgetrennt und vor einer Zerstörung geschützt. Die vollständige Entladung der übrigen noch teilweise geladenen Zellen der Batterie kann ungehindert fortgesetzt werden.
  • Die erfindungsgemäße Schaltung kann so aufgebaut werden, daß die Verbindung des Schalters 3 mit dem Kontaktpunkt 9 irreversibel ist. Das heißt,die gefährdete Gruppe von Speicherzellen kann nur durch einen Eingriff in der Werkstatt wieder in Gang gesetzt werden, nach dem alle Zellen geprüft und nachgeladen sind. Die Schaltung kann jedoch auch so ausgebildet werden, daß der Schalter 3 nur für eine endliche Zeit mit dem Kontaktpunkt 9 verbunden wird, d. h., daß eine kurzzeitige Überentladung durch Verminderung des Stromes, eine Ruhepause und eine Nachladung wieder behoben wird.
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Claims (7)

  1. Ansprüche Schaltung zur gleichmäßigen Ladung und Entladung für in Serie zu einer Batterie zusammengeschalteten elektrochemischen Speicherzellen oder Gruppen von mehreren parallelgeschalteten Speicherzellen auf der Basis von Alkalimetall und Chalkogen mit mindestens einem für die Aufnahme des Anolyten bestimmten Anodenraum und einem für die Aufnahme des Katholyten bestimmten Kathodenrum, welche durch eine alkaliionenleitende Festelektrolytwand voneinander getrennt sind, wobei jeder in Serie geschalteten Speicherzelle oder jeder Gruppe von Speicherzellen mindestens je ein Schutzelement parallelgeschaltet ist, das beim Erreichen einer vorgegebenen maximalen Auf- oder Entladung der Speicherzelle(n) deren Stromkreis überbrückt und das steuernd mit einem Schalter in Verbindung steht, der mit den negativen und positiven Elektroden dieser Speicherzelle(n) und den Anschlußpolen direkt leitend verbindbar ist, und wobei das Schutzelement an die beiden Anschlußpole direkt und die Speicherzelle(n) an mindestens einen der beiden Anschlußpole über den Schalter angeschlossen ist (sind), - nach Patentanmeldung P 28 19 584.8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung aus mindestens einer ersten oder mehreren ersten in Reihe geschalteten Dioden (1A) gebildet ist, der bzw. denen eine, mindestens ein Heizelement (2) und eine zweite Diode (1B) umfassende Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, daß die erste(n) Diode(n) (ln) in Durchlaß- richtung und die zweite Diode (1B) in Sperrichtung geschaltet ist.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (2) und der die Speicherzelle(n) (4) mit mindestens einem Anschlußpol (5, 6) verbindende Schalter (3) über eine wärmeleitende Verbindung (7) miteinander verbunden sind.
  3. 3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (lA, 1B) mit#fl-Ubergängen oder Schottky-Barrieren aus einem Material mit einem Bandabstand von mehr als 1,2 eV entsprechend Verbindungen aus der III und V bzw. der II und VI-Gruppe des Periodensystems hergestellt sind.
  4. 4. Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden Galliumarsenid-, Galliumphosphat-, Siliziumkarbid-, Bornitrid-, odercadmiumsulfid-Dioden sind.
  5. 5. Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (1A, IB) als Bauteile in jede Speicherzelle (4) einintqariert sind.
  6. 6. Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßspannung der Diode (n) (1A) gleich der maximalen Ladespannung der Speicherzelle(n) (4)bzw. der Speicherzellen (4) einer Gruppe ist.
  7. 7. Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (1B) bei negativen Werten der Entladespannung der Speicherzelle(n) (4) bzw. der Speicherzellen (4) einer Gruppe stromführend ist.
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