DE2844099A1

DE2844099A1 - Ladeverfahren fuer einen akkumulator

Info

Publication number: DE2844099A1
Application number: DE19782844099
Authority: DE
Inventors: Pierre Belot; Eric Patry
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1978-10-10
Publication date: 1979-04-26
Also published as: FR2406900A1; ES474305A1; SE7810817L; GB2008338B; GB2008338A; US4247812A; CA1115343A; JPS5465337A; BR7806856A; FR2406900B1

Description

LADEVERFAHREN FÜR EINEN AKKUMULATOR

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladeverfahren für einen Akkumulator, bei dem die gelieferte Ladungsmenge gemessen wird und der Ladevorgang beendet wird, wenn diese Ladungsmenge kQ entspricht, wobei Q die Entladungsmenge ist, die der Akkumulator im Entladebetrieb abgegeben hat und der Ladefaktor k > ist.

Es ist bekannt, daß zur vollständigen Wiederaufladung eines Akkumulators, dem die Elektrizitätsmenge Q entzogen worden war, eine Elektrizitätsmenge kQ bei der Ladung bereitgestellt werden muß, wobei der Ladefaktor k > 1 ist und dem Kehrwert des Ladmdrkungsgrads des Akkumulators entspricht. Wird ein zu niedriger Ladefaktor gewählt, so wird der Akkumulator nicht vollständig wieder-aufgeladen; liegt der Ladefaktor k jedoch zu hoch, so besteht die Gefahr einer Überladung, woraus sich verschiedene unangenehme Konsequenzen je nach Art und Betriebsbedingung des Akkumulators ergeben. Eine dieser Konsequenzen besteht in dem Zwang, den Elektrolytpegel bei offenem Akkumulator konstant zu halten; es kann aber auch zu einer Zerstörung des Akkumulators kommen aufgrund eines Kurzschlusses, aufgrund einer Explosion oder aufgrund einer übermäßigen Erhitzung.

Um die zu ladende Elektrizitätsmenge genau bestimmen zu können, verfolgt man in bekannten Anordnungen den Ladezustand des Akkumulators und erarbeitet eine dem Lade- oder Entladestrom proportionale Größe i, die dann algebraisch integriert wird und eine Information ergibt, die ein Bild für den Ladezustand des

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Akkumulators ist. Der Proportionalitätsfaktor a »- g/l wird während des Ladens anders gewählt als während des Entladens, um den Ladewirkungsgrad des Akkumulators zu berücksichtigen. Der Ladevorgang wird beendet, wenn die den Ladezustand wiedergebende Information die vollständige Wiederaufladung des Akkumulators anzeigt.

Bei der Anwendung dieses Verfahrens auf einen Akkumulator oder eine Akkumulatorenbatterie (üblicherweise werden Akkumulatoren in Form von Batteri en benutzt) ist es schwierig, einen für die Ladung verwendbaren Proportionalitätsfaktor zu bestimmen, wenn die Entladebedingungen sehr unterschiedlich sind.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu überwinden. Aufgabe der Erfindung ist daher ein Ladeverfahren, bei dem der Ladefaktor k mit der während der vorhergehenden Phase dem Akkumulator entzogenen Elektrizitätsmenge steigt, d.h. direkt abhängig von der relativen Entladungstiefe Q /C des Akkumulators, wobei C die Akkumulatorkapazität ist. Damit wird die Tatsache berücksichtigt, daß der Ladewirkungsgrad eines teilentladenen Akkumulators umso geringer ist, je größer die Entladetiefe war.

Diese Beobachtung erscheint auf den ersten Blick widersprüchlich. Ist es doch bekannt, daß bei vollständiger Aufladung eines Akkumulators, d.h. beim Übergang vom entladenen in den geladenen Zustand nur ein Teil des den Akkumulator durchfließenden Stroms tatsächlich dazu benutzt wird, um den Ladezustand zu erhöhen, während der Rest in parasitären elektrochemischen Vorgängen verbraucht wird. Der augenblickliche Ladewirkungsgrad, der diesen nützlichen Teil des Stroms darstellt, ist im wesent-

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lichen gleich 1 zu Beginn eines Ladevorganges und nimmt zunehmend ab bis zum Wert O,der erreicht wird, wenn der Akkumulator vollständig geladen ist. Der mittlere Ladewirkungsgrad während einer bis zur vollständigen Aufladung reichenden Phase ist also umso geringer, je höher der Ladezustand zu Beginn dieser Phase ist. Diese Peststellung widerspricht der weiter oben für einen teilentladenen Akkumulator gemachten Erfahrung.

Der Widerspruch läßt sich jedoch auflösen, wenn man berücksichtigt, daß ein teilentladener Akkumulator nicht einem Akkumulator gleicht, der erst ganz entladen worden war und dann teilweise wieder aufgeladen worden ist. Tatsächlich sind gewisse elektrochemisch aktive Bereiche eines Akkumulators den elektrischen und elektrochemischen Austauschvorgängen zugänglicher als andere. Offenbar werden diese Bereiche als erste entladen und geladen. Die Verringerung des augenblicklichen Wirkungsgrads im Verlauf eines Ladevorgangs erklärt sich nun daraus, daß die elektrochemischen Reaktionen der aktiven Materialien während des Aufladens zunehmend erschwert werden und der Wettkampf zwischen diesen Reaktionen und parasitären Reaktionen zunehmend zugunsten letzterer ausgeht, bis überhaupt kein Bereich mehr der Ladung zugänglich ist und nur noch parasitäre Reaktionen ablaufen; dann ist der Akkumulator vollständig aufgeladen. Bei Annäherung an diesen Zustand werden nur noch die am wenigsten zugänglichen Bereiche von der Ladung betroffen und der Ladewirkungsgrad ist sehr schlecht. Wenn dagegen ein Akkumulator nur zu einem geringen Teil entladen worden ist, dann betraf diese Entladung nur die am leichtesten zugänglichen Bereiche, welche also aufzuladen

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sind. Der Ladewirkungsgrad ist dann hoch.

Diese Überlegungen sind geeignet, die praktischen Erfahrungen zu erklären und einen Weg zu weisen für die Bestimmung eines Ladefaktors in Abhängigkeit von der Entladetiefe.

Dieser Weg führt zu dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es im Anspruch 1 definiert ist. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen dieses Verfahrens wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Der Mittelwert a des Faktors a = g/l ist gleich dem Verhältnis der Zeitintegrale über dem Faktor g und dem Strom I, wobei die Integrale sich über die ganze Aufladedauer erstreckt. Das zeitliche Integral des Ladestroms ergibt' die Elektrizitätsmenge, die dem Akkumulator zugeführt wird, d.h. kQ . Das zeitliche Integral über den Faktor g ist gleich der Differenz zwischen dem Bild des geladenen Akkumulators und dem Ladezustand nach dem Entzug der Elektrizitätsmenge Q . Diese Differenz ist in Absolutwerten gleich dem Integral Jg dt., das im Verlauf der Entladung festgestellt wird.

^dt - ^ao /¹O^ - ^ao^Qo i
Dabei ist I der Entladestrom des Akkumulators und a der Proportional itätsfaktor bei der Entladung.

a Daraus ergibt sich a_m =

^ao^Qo _ ^ao

wobei k umgekehrt proportional zu a verläuft. Indem a in

m m

Gegensinn zu Q verändert wird, erhält man für k eine Funktion, die mit Q zunimmt.

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Die Erfindung wird nunmehr anhand von Aueführungsbeispielen mithilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. la und Ib zeigen das Schaltschema einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt eine Variante hierzu, und

Fig. 3 ist ein Diagramm, in dem der Ladefaktor über der Entladetiefe aufgetragen ist, wie es sich aus den Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2 ergibt.

In Fig. 1 erkennt man eine Akkumulatorenbatterie 1, deren Lade- und Entladestrom I einen Meßwiderstand 2 durchflieSt. Die Spannung des Meßwiderstandes wird an den Eingang eines Verstärkungs- und Zerhackungskreises 3 angelegt. Dieser Kreis besitzt einen ersten analogen Umschalter Pl, der von einem aus der Batterie 1 gespeisten Taktgeber H gesteuert wird. Das Ausgangssignal SH des Taktgebers H ist beispielsweise ein Rechteckimpulszug dar Taktfrequenz IkHz, Während einer ersten Halbperiode liegt beispielsweise die Spannung O vor (logischer Zustand O) und während der zweiten Halbperiode liegt die Spannung 12 V vor (logischer Zustand 1). Der Umschalter Pl ist mit seinen beiden Eingängen an die beiden Enden des Meßwiderstands 2 angeschlossen und liefert ein Rechtecksignal, dessen Amplitude dem algebraischen Wert des Batteriestroms I proportional ist.

Der Verstärkungs- und Zerhackungskreis 3 besitzt außerdem einen Operationsverstärker Al, dessen positiver Eingang an den gemeinsamen Punkt des Analogumschalters Pl angeschlossen ist und dessen negativer Eingang einerseits über einen Widerstand R7 an den positiven Anschluß des Meßwiderstands 2 und andererseits

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über einen Rückkopplungswiderstand R8 an den Ausgang des Operationsverstärkers Al angeschlossen ist.

Am Ausgang des Operationsverstärkers Al ist eine Wechselspannung verfügbar, deren Amplitude proportional zur und in Phase mit der Ausgangsspannung des Analogumschalters Pl ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers Al ist über einen Kondensator Cl an den gemeinsamen Punkt eines zweiten Analogumschalters P2 angeschlossen, der vom Taktsignal SH über ein EXKLUBIV-ODER-Glied Ll gesteuert wird. Ein Kondensator C¹I liegt zwischen den beiden Umschaltkontakten des Umschalters P2, von denen einer an Masse liegt.

Das Glied Ll wird einerseits mit dem Taktsignal SH beaufschlagt und andererseits mit einem Signal SP, dessen Bildung weiter unten erläutert wird und das den logischen Wert "1" annimmt, wann die Batterie 1 im Ladebetrieb ist, während bei der Entladung der logischen Wert "0" angezeigt wird. Das Ausgangssignal des Gliedes Ll, das zur Steuerung des Umschalters P2 verwendet wird, gleicht also dem Taktsignal SH, solange die Batterie entladen wird und dem invertierten Signal SH während des Ladebetriebsι der Umschalter P2 wird also synchron mit dem Umschalter Pl im Entladebetrieb gesteuert, während er im Ladebetrieb in Gegenphase arbeitet, so daß er die verstärkte Wechselspannung in eine Spannung stets gleichen Vorzeichens umwandelt. Nach einer Filterung entsteht daraus eine Gleichspannung, deren Amplitude proportional der Amplitude der verstärkten Wechselspannung ist und damit dem den Meßwiderstand durchfließenden Strom I.

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Das Signal SP wird an einen Draht F2 von einem Polaritätsdetektor 4 geliefert, der einen weiteren an«£#gen Umschalter P3 aufweist. Dieser Umschalter wird vom Taktsignal SH gesteuert und sein gemeinsamer Punkt liegt am Ausgang des Operationsverstärkers Al über einen Kondensator C2O. Ein Kondensator C'2O liegt zwischen den beiden Ausgangskontakten dieses Umschalters P3, von denen einer an Masse liegt. In diesem Polaritätsdetektor befindet sich ein weiterer Operationsverstärker A2, dessen positiver Eingang einerseits über einen Widerstand R9 an Erde liegt, und andererseits über einen Rückkopplungswiderstand RIO an den eigenen Ausgang angeschlossen ist. Der negative Eingang dieses Verstärkers ist einerseits über einen Widerstand RIl an den nicht mit Hasse verbundenen Ausgang des Umschalters P3 und andererseits über einen Gegenkopplungskondensator C an den Ausgang dieses Operationsverstärkers angeschlossen. Der Umschalter P3 verwandelt die Ausgangswechselspannung des Operationsverstärkers Al in eine Gleichspannung, deren Vorzeichen dem der Eingangsspannung gleicht. Diese Gleichspannung wird an den Operationsverstärker A2 geliefert, der als Spannungshysteresis-Glied wirkt, und dessen Ausgang das Signal SP liefert. Dieses Signal gibt die Richtung des Stroms Z der Batterie an.

Die verstärkte Gleichspannung am Ausgang des Umschalters P2 gelangt an den Eingang eines Spannungs/Prequenz-Wandlers 5, der einen Impulssug der Frequenz f proportional zur Eingangsgleichspannung, d.h. zum Strom I erarbeitet. Diese Frequenz f wird als stromproportionale Größe g ausgewertet. Ein Proportionalitätskoeffizient a = g/I kann durch eine geeignete Steuerung

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des Wandlere 5 über einen Stromgenerator 6 gebildet werden.

Der Stromgenerator 6 besitzt einen Operationsverstärker A4, dessen positiver Eingang an Hasse liegt und dessen negativer Eingang über einen Widerstand Rl am gemeinsamen Punkt eines analogen Umschalters P4, über einen Widerstand R12 an einem Potential +12 V und über einen Rückkopplungswiderstand R2 am Ausgang dieses Operationsverstärkers liegt. Hit einem Ausgang des Stromgeneratore 6 ist der Ausgang des Operationsverstärkers A4 über einen Widerstand R3 verbunden. Einer der Kontakte des Umschalters P4 liegt an Masse, und der andere über die Serienschaltung zweier Widerstände R4 und R5 am Potential + 12 V. Parallel zum Widerstand R5 liegt die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors Tl. Der Umschalter P4 wird vom Signal SP gesteuert, das vom Polaritätsdetektor 4 stammt. Dieser Umschalter verbindet den Widerstand Rl mit Masse, wenn die Batterie entladen vird (SP « O), und mit dem Widerstand R4, wenn die Batterie geladen wird (SP - 1) .

An die Basis des Transistors Tl gelangt ein Vorspannungssignal A über einen Draht F, das ein Bild für den Ladezustand der Batterie 1 bietet und von einem Zählkreis 7 stammt, der in Fig.Ib gezeigt ist. Dieser Zählkreis integriert die vom Wandler 5 erzeugten Impulse. Wenn das auf dem Draht F ankommende Signal A einen Ladezustand oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts anzeigt, dann liefert dieses Signal eine Spannung von 12 V und der Transistor Tl ist gesperrt. Dann liegen die beiden Widerstände R4 und R5 in Serie zwischen +12 V und dem Eingang des Umschalters P4. Im umgekehrten Fall liegt der Draht F an 0 V und sättigt den Transistor Tl. Damit wird der Widerstand R5 kurzgeschlossen und das

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Potential am Eingang des Umschalters P4 ist höher alsvorher. Daraus folgt, daß das Ausgangspotential des Umschalters P4, das Potential am negativen Eingang des Verstärkers A4 und der Strom j am Ausgang des Stromgenerators 6 verschiedene Werte annehmen können, je nach der Richtung des Stroms I und dem Ladezustand der Batterie. Mit j wird der Strom j bezeichnet, wenn die Batterie entladen wird, mit j, > j , wenn die Batterie ge-

J- ο

laden wird und der Ladezustand mindestens gleich einem vorgegebenen Schwellwert ist, während mit j > j der Wert dieses Stroms bezeichnet wird, der sich ergibt, wenn die Batterie geladen wird und der Ladezustand unterhalb dieses Grenzwerts ist·

Der Spannungs/Frequenz-Wandler 5 besitzt einen Operationsverstärker A5, dessen positiver Eingang an Erde liegt und dessen negativer Eingang über einen Widerstand R13 an dem nicht geerdeten Ausgang des Umschalters P2 liegt. Der Ausgang dieses Verstärkers ist an den Eingang e2 einer monostabilen Kippstufe Kl angeschlossen, während ein Anschluß e7 einerseits über einen Widerstand R14 an die Gleichspannung +12 V und andererseits über einen Kondensator PS an Masse angeschlossen ist. Ein Rückkopplungskondensator C2 liegt zwischen dem negativen Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers A5. Parallel zu den Eingängen dieses Operationsverstärkers liegen die Kontakte eines analogen Umschalters P5, der von Impulsen der Frequenz t gesteuert wird. Diese Impulse stammen vom Ausgang e3 dar Kippstufe Kl, der mit einem Ausgangsdraht Fl verbunden ist. Der gemeinsame Punkt des Umschalters P5 ist mit dem Ausgang des Stromgenerators 6 verbunden. Ein Sägezahnsignal wird vom Verstttrkar A5 geliefert und von der monostabilan Kippstufe Kl in

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einen Rechteckimpulszug umgewandelt. Die Frequenz f dieses Impulszuges ist proportional zur Eingangsspannung des Wandlers 5 und damit zum Strom I,der die Batterie durchfließt. Der Proportionalitätsfaktor a «* g/I ist umgekehrt proportional zum Strom j,der vom Stromgenerator 6 geliefert wird.

Der Impulszug der Frequenz f wird über den Draht Fl an den gemeinsamen Punkt eines analogen Umschalters P6 im Zählkreis 7 geliefert, wie aus Fig. Ib zu ersehen ist. Dieser Umschalter P6 wird über den Draht F2 vom Signal SP gesteuert und lenkt die Impulse zu einem ersten Frequenzteiler K2 über einen Widerstand R17, wenn die Batterie entladen wird,bzw. zu einem zweiten Frequenzteiler K3 über einen Widerstand R18 während des Ladebetriebs.

Die beiden Frequenzteiler teilen die Eingangsfrequenz jeweils

18
durch 2 , derart, daß, wenn einer dieser Frequenzteiler die Frequenz f zugeführt erhält, an dessen Ausgang ein Rechtecksignal

— 18
der Frequenz 2 .f entstehen würde. Die Ausgänge Q18 der beiden Frequenzteiler sind je über einen Kondensator C4 und C5 an einen Eingang eines logischen ODER-Gliedes L2 angeschlossen, derart, daß der Übergang des Ausgangs eines der beiden Teiler auf das logische Niveau "1" zu einem kurzen Ausgangsimpuls des logischen Glieds L2 führt. Die Eingangsleitungen des logischen Gliedes L2 sind außerdem über je einen Widerstand R19 und R20 an Hasse gelegt .

Der kurze Ausgangsimpuls dieses Gliedes gelangt an die Zähleingänge zweier Zähler K4 und K5, wobei der Überlaufausgang Co ("carry out") des Zählers K4 an den Übertragseingang Ci ("carry in") des Zählers K5 angeschlossen ist. Die beiden Zähler

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verhalten sich also wie «in gemeinsamer Zähler mit 256 Zählzuständen, die durch acht Binärziffern beschrieben werden können. Die vier niedrigerwertigen Ziffern stammen .aus dem Zähler K4 und die vier höherwertigen aus dem Zähler K5.

Die Eingänge UD ("up/down") der beiden Zähler werden über den Draht F2 mit dem Signal SP derart beaufschlagt, daß sie die Eingangsimpulse positiv während des Ladevorgangs und negativ während des Entladevorgangs zählen. Der logische Zustand der Zähler entspricht also einer algebraischen Integration der Frequenz f, die dem Batteriestrom I proportional ist. Der augenblickliche Zählzustand ist also ein Bild für den Ladezustand dieser Batterie.

Die Eingänge Pl und P2 ("preset" 1 und 2) der beiden Zähler empfangen dauernd den logischen Wert "0" und die Eingänge P3 und P4 ("preset"3 und 4) den logischen Wert "1". Die Anschlüsse PE ("preset enable") der beiden Zähler sind an einen Festkontakt JIa eines bipolaren Umschalters Jl sowie über einen Widerstand R15 an Masse angeschlossen. Die Anschlüsse R ("reset") der Zähler liegen an einem anderen Festkontakt Jib des bipolaren Umschalters Jl sowie über einen Widerstand R16 an Masse. Der bewegliche Kontakt JIc des Umschalters Jl ist mit der Kathode einer Diode Dl verbunden, deren Anode an der Spannung +12 V liegt (logisches Niveau "1").

Eine Diode D2 liegt zwischen dem Zähleingang CP des Frequenzteilers K2 und dem Anschluß CO ("carry out") des Zählers K5. Die Anschlüsse Q4 der Zähler K4 und K5 sowie Q3 des Zählers K5 sind an die drei Eingänge eines logischen UND-Gliedes L3

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angeschlossen, welches das Vorspannungesignal A über den Draht P an den Transistor Tl (Pig. la) liefert. Dieses Signal gelangt auch an einen Eingang eines UND-Gliedes L4, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang Q3 des Zählers K4 verbunden ist. Der Ausgang dieses UND-Gliedes L4 führt zur Steuerspule eines Relais J2, deren anderes Ende am Potential +12 V liegt. Die Kontakte dieses Relais sind in den nicht dargestellten Schaltkreis zur schnellen Aufladung der Batterie 1 eingefügt. Eine Diode D3 ist in Durchlaßrichtung zwischen dem Zähleingang CP des Teilers K3 und dem Ausgang eines logischen Inverters L5 eingefügt, dessen Eingang an den Ausgang des UND-Gliedes L4 angeschlossen ist.

Die Schaltungsanordnung gemäß den Figuren la und Ib wird nunmehr unter der Voraussetzung beschrieben« daβ die Batterie 1 als Notbatterie betrieben wird, d.h. normalerweise von einem Ladegerät in voll aufgeladenem zustand gehalten wird, und bei Stromausfall eines allgemeinen Netzes einen Verbraucher speist. Dieser Betrieb ähnelt dem,der sich ergibt« wenn die Batterie als Puffer mit geeigneter Ladestromregelong verwendet wird.

Es sei angenommen, daß zu Beginn die Batterie vollständig geladen ist. Indem kurzzeitig die Verbindung Jla-Jlc des bipolaren Umschalters Jl hergestellt wird, erreicht man, daß der Zähler den Zählzustand 11001100 annimmt. Dieser Zustand soll das Bild des Ladezustands der Batterie bei vollständiger Aufladung darstellen. Die Ausgangssignale A und B der UND-Glieder L3 bzw. L4 zeigen den logischen Zustand "1" an und die Spule des Relais J2 ist nicht erregt. Die Kontakte dieses Relais sind offen und die Batterie unterliegt nicht einer Schnellauf-

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ladung, sondern nur einer Auffrischungsladung. Der Polaritätsdetektor liefert ein Signal SP des Wertes "1", durch das der Umschalter P6 den Ausgang des Wandlers 5 an den Frequenzteiler K3 anschließt. Die vom Wandler gelieferten Impulse werden jedoch von der Diode D3 abgeleitet und beeinflussen dadurch den Teiler K3 nicht. So wird erreicht, daß der Auffrischungsladestrom, der auf den Ladezustand der Batterie keinen Einfluß hat, auch den Zustand der Zähler K4 und K5 nicht verändert.

Wenn die normale Spannungsversorgung ausfällt und die Batterie 1 belastet wird, dann wechselt das Signal SP auf den Wert "O" und die Ausgangsimpulse des Wandlers 5 mit der Frequenz f β al (a wird durch den Strom j bestimmt) werden an den

18 Teiler K2 übertragen und nach einer Teilung durch 2 an die Zähler K4 und K5 weitergeleitet, wo sie negativ gezählt werden. Der Inhalt der Zähler nimmt also um jeweils einen Zählschritt

■I Q

ab, wenn aus der Batterie 1 eine Elektrizitätsmenge σ = 2 /a ent-

wird^
nommenl Mit dem ersten Zählschritt, d.h. wenn der Zähler auf den Zustand 11001011 übergeht, gelangt das Signal B in den logischen Zustand "0" und das Relais J2 zieht an. Solange jedoch die entladene Elektrizitätsmenge unterhalb von 4q_ bleibt, d.h. solange der Zählzustand nicht 11000111 erreicht, bleibt das Signal A auf dem Wert "1". Wird die normale Stromversorgung dann wieder hergestellt, dann erfolgt eine Schnellaufladung der Batterie, und der Strom j am Ausgang des Stromgenerators 6 nimmt den Wert j an, was a = a.. < a entspricht. Da das Signal SP wieder in den Zustand "1" übergegangen ist, werden die Impulse der Frequenz f. «= a ..X an den Teiler K3 übertragen und

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nach der Unterteilung an die Zähler K4 und K5, deren Inhalt jeweils um eine Einheit zunimmt, wenn die Batterie mit einer

18
Elektrizitätsmenge q, = 2 /a, geladen worden ist. Wenn die Batterie um die Elektrizitätsmenge Nq (N ^ 4) entladen worden ist, dann muß, um den ursprünglichen Zählzustand 11001100 wieder herzustellen, der Batterie eine Elektrizitätsmenge Nq. geliefert werden, woraus sich ein Ladefaktor k. = «Ii/cL, ^{= a} _o/^ai ergibt.

Wenn dagegen die entladene Elektrizitätsmenge den Wert 4σ erreicht oder überschreitet, dann ergibt sich ein Zählerinhalt von weniger als 11001000 und das Signal A fällt auf den Wert "0". Bei der Wiederaufnahme der normalen Stromversorgung hat man daher j = J₂ ^un^ a = a_ < a.,. Wenn die entladene Elektrizitätsmenge Q = Νσ (N > 4) ist, dann bleibt a = a_ , bis der Zählerinhalt auf den Wert 11001000 angestiegen ist, d.h.

18 um N-4 Einheiten, die durch die Lieferung von (N-4)q₂ = (N-4)2 /a_ Ladeeinheiten erhalten werden. Das Signal A geht dann auf den Wert "1" über und die vier letzten Zähleinheiten des Zählers

18 werden hinzugefügt aufgrund einer Elektrizitätsmenge von 4q, =4.2 /a.

Der Ladefaktor k ist also

(N-4)·	²	+ 4.	2Ü a	4 N '	^ao
	N		^ai		^a2
	ist	2¹⁸ ^ao		(k₂-
:tor k	also	k -

^N \^a2 " ^al/ '

mitk₂ =^

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Bezeichnet man mit rf das Verhältnis 4g /C, d.h. die relative Entladetiefe, bei der der Koeffizient a auf den Wert a₂ übergeht, dann hat man

(D k = Ic₁ für Q_o 4 de

(II) k - k - -r-Z (k, - kj für Q_n > D(C

Für eine im Handel erhältliche dichte Nickel-Kadmium-Batterie mit dünnen gesinterten Elektroden, deren Betriebstemperatur im Bereich zwischen 5 und 30⁰C liegt, erhält man zufriedenstellende Ergebnisse, wenn man folgende Werte annimmt :

k_x = 1,05

k₂ = 1,25

Daraus ergibt sich, daß der Ladefaktor k = 1,05 ist, solange die Entladetiefe den Wert von 2,5% der gesamten Kapazität nicht überschreitet und daß dieser Ladefaktor von 1,05 auf 1,245 ansteigt, wenn die Entladetiefe von 2,5 auf 100% wächst.

Die voll ausgezogene Kurve in Fig. 3 zeigt die Verän-

derung des Ladefaktors k abhängig von einer Variablen X = —-— Diese Variable kann als relative Entladetiefe in Prozent bezeichnet werden.

Die vorstehenden rechnerischen Überlegungen und die ausgezogene Kurve in Fig. 3 treffen im Mittel zu, jedoch kann sich eine Verschiebung für eine bestimmte Ladeoperation ergeben. Tatsächlich bewirkt die Unkenntnis des Zustands des Teilers K2 zu Beginn eines Lade- oder'Entladevorgangs eine Unbestimmtheit

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bezüglich des Ladezustände der Batterie im Verhältnis zu einer bestimmten Zustandsänderung der Zähler K4 und K5. Diese Unbestimmtheit hat den Wert q , d.h. 0,625 % der Ladekapazität. Diese Unbestimmtheit könnte, wenn nötig, mithilfe eines genauer zählenden Zählers oder durch Dekodierung der Zwischenzustände der Teiler verringert werden.

Man erkennt, daß mit den gewählten Zahlenwerten die Kapazität C der Batterie = 16Oq ist, während der Zählkreis 204 σ registrieren kann. Der Zählkreis besitzt also eine Kapazitätsreserve von (204 - 160)/160 = 27,5%. Dadurch ist man sicher, daß auch eine zusätzliche, abnormale Entladung der Batterie registriert wird, wenn die Batterie eine Elektrizitätsmenge liefert, die die nominelle Kapazität übersteigt (die reelle Kapazität kann tatsächlich unter verschiedenen Entladebedingungen variieren). Außerdem ermöglicht die Zählreserve die Austauschbarkeit der Batterien gleichen Typs mit unterschiedlicher Ladekapazität.

Der Wert von Pl (hier 2,5%) ist nicht kritisch und kann für einen gegebenen Akkumulatortyp variieren, ohne daß die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens verlorengingen. Grundbedingung ist, daß wesentlich unterschiedliche Ladefaktoren für geringe Entladetiefen und große Entladetiefen (hier 1,05 und etwa 1,25) angewandt werden.

Das Signal am Ausgang Co ("carry out") des Zählers K5, das über eine Diode D2 an den Zähleingang CP des Frequenzteilers K2 angelegt wird, und das den logischen Wert "O" zeigt, wenn der Zählkreis 7 in den Zustand 00000000 gelangt, verhindert, daß

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die Entladeimpulse den Zähler in den Zustand 11111111 bringen.

Die Verbindung zwischen den Anschlüssen JIb und JIc des bipolaren Utaschalters Jl stellt den Zählsustand auf 0000O000 ein, wenn die Vorrichtung mit einer vollständig entladenen Batterie in Betrieb genomsen wird. Wenn dieser Zählzustand nicht dem Ladezustand der Batterie entspricht, dann ergibt sich bei diesen Bedingungen eine überladung der Batterie, die jedoch unschädlich ist, wenn sie nur selten auftritt. So ergibt sich bei dem oben gewählten Zahlenbeispiel eine Elektrizitätsmenge bei der Ladung von 20Oq₂ bis zum Zählzustand 11001000, und dann von 4q-, d.h. insgesamt 4q_x + 20Oq₂ «= (4Ic₁ + 20Ok₂) q_Q = (4 . 1,05 + 200 . 1,25)^

« 1,59 C.

Das Potential + 12 V wird der Vorrichtung von einer nicht dargestellten stabilisierten Stromversorgung geliefert, die ihrerseits aus der Batterie 1 gespeist wird. Eine Hilfsbatterie 8 (Fig. Ib), die beispielsweise aus drei Nickel-Kadmium-Knopfzellen einer Kapazität von 40 mAh gebildet ist, wird von der Stromversorgung mit zwölf Volt über die Diode Dl und einen Ladewiderstand R21 aufgeladen. Wenn die Batterie 1 kurzzeitig abgetrennt ist, dann versorgt die Hilfsbatterie 8 über eine Diode D4 parallel zum Widerstand R21 die Zähler K4 und K5 bei verringerter Spannung, die jedoch ausreicht, um den Zählzustand der Zähler zu erhalten.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 besitzt ebenfalls «inen Melwiderstand 12 in Serie mit der zu ladenden Akkunmlatorbatteri· 11, wobei der mit der Batterie verbundene Anschluf des Metwiderstands an Masse liegt. Die Me«spannung wird an einen Verstärkungs-

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und Zerhackerkreis 13 angelegt, in dem ein Operationsverstärker All und Analogumschalter Pll und P13 dieselben Aufgaben erfüllen wie der Verstärker Al und die umschalter Pl und P3 in Fig» la. Der Umschalter P2 und das logische Glied Ll finden hier jedoch kein Gegenstück und das in gleicher Weise wie in Pig. 1 definierte Signal SH wird dem Umschalter P13 direkt und dem Umschalter Pll invertiert zur Steuerung zugeführt (Inverter LIl). Auf diese Weise liefert der Verstärkungen und Zerhackerkreis 13 eine einzige Ausgangsspannung Vs proportional zur Spannung Ve am Meßwiderstand 12 und von umgekehrtem Vorzeichen. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers All kann im übrigen in einer Kette von Widerständen R31, R32 und R33 verändert werden, die zwischen dent negativen Eingang des Verstärkers All und Hasse liegen und von denen einer oder zwei Widerstände durch Kurzschlußschalter SWl bzw. SW2 überbrückbar sind. Ein Rückkopplungswiderstand R34 liegt zwischen dem Ausgang des Verstärkers All und dessen negativem Eingang«

Der Spannungsveratarkungsgrad Av des Verstärkers All i*t also 1 + R34/R33, wenn der Sehalter SWl geschlossen ist, bzw. 1 -Jr R34/CR32 -J- R33);, wenn nur der Schalter SW2 geschlossen ist. Sind beide Schalter geöffnet» dann ist der Verstärkungsgrad Av/ = 1 -t- R34/(R3:1 -F R32 Hr R33J ..

Wie im vorhergehenden Fall findet sich auch hier ein Polaritatsdetektor 14, der auf das Vorzeichen der Spannung Vs anspricht und den Kurzschlufischalter SWl schließt, wenn die Spannung/ Vs negativ/ ist^ d.h. die Batterie 1 entladen wird. Im anderen Fall ist Vs positiv/ und die Batterie im Ladebetrieb.

Der Polaritätsdetektor 14 besitzt einen Operationsverstärker A12, dessen positiver Eingang einerseits über einen Kiderstand R35 an Kasse liegt und andererseits über einen Rückkopplungswiderstand R36 mit dem Ausgang dieses Verstärkers verbunden ist. Der negative Eingang ist einerseits über einen Kondensator C7 an den Ausgang des Verstärkers und andererseits über einen Widerstand R37 an den nicht mit Hasse verbundenen Festkontakt des Oleschalters P13 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers A12 fahrt über einen Widerstand R38 zum Steuereingang des KurZ3chlufischalters SWl, wobei der Anschluß außerdem über eine in Sperrichtung geschaltete Diode D5 an Masse liegt.

Ein Integrator 17 besitzt einen Operationsverstärker A15, dessen positiver Eingang an Hasse liegt und dessen negativer Eingang einerseits über einen Widerstand R39 an die positive Betriebsspannung W und andererseits über einen Widerstand R4O an den nicht «it Masse verbundenen Ausgang des Umschalters P13 angeschlossen ist« Außerdem befindet sich noch eine Diode D6 in Sperrichtung zwischen den beiden Eingängen des Operationsverstärkers A15. Der Ausgang dieses Verstärkers ist über einen Widerstand R41 einerseits an den negativen Eingang dieses Ver— stärkers über* eine Elektrolytzelle CE und andererseits an den Emitter eines HDPH-Transistara T13 angeschlossen. Die Basis dieses Transistors liegt an Hasse und der Kollektor über einen Widerstand R42 an der positiven Betriebsspannung -E- V. Ein Transistor T14 vom Typ NPK ist emitterseitig geerdet und mit seiner Basis an den Kollektor des Transistors P13 angeschlossen, während der Kollektor über die Steuerspule eines Relais BIl zur positiven Betriebsspannung führt.

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Der Verstärker A15 liefert an die Elektrolytzelle CE einen Strom i, der proportional der Ausgangsspannung Vs des Verstärkungs- und Zerhackerkreises ist und dessen Stromrichtung vom Vorzeichen dieser Spannung abhängt. Da diese Spannung Vs algebraisch proportional dem Strom I in der Batterie Il ist, stellt der Strom i die oben definierte Bildgröße g dar, und die Integration in der Elektrolytzelle CE führt zu einer Bildinformation für den Ladezustand der Batterie 11. Wenn die Zelle CE an der Grenze ihrer Ladekapazität während der Aufladung der Batterie ankommt, dann liefert sie ein Signal, das über die beiden Transistoren 113 und T14 den Versorgungsetrom der Spule des Relais BIl unterbricht. Man richtet es so ein, daß der Integrationszustand der CE das Bild der vollständigen Aufladung der Batterie Il ist und man benutzt die Spule des Relais BIl, um einen Schaltkreis zur Schnellaufladung der Batterie zu schließen, so daß die Schnellaufladung abgebrochen wird, wenn die Bildinformation anzeigt, daß die Batterie vollständig aufgeladen ist.

Die Spannung Vs wird andererseits an den Eingang eines Hilfsintegrationskreises 18 angeschlossen, der einen Operationsverstärker A13 aufweist. Der positive Eingang dieses Verstärkers liegt an Hasse und der negative Eingang liegt über einen Widerstand R43 an Ausgang des Verstärkungs- und Zerhackerkreises Ein Akkumulator VB von geringer Kapazität ist mit seinem negativen Anschluß an den negativen Eingang des Verstärkers A13 und mit den positiven Anschluß an den Ausgang dieses Verstärkers angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkte A13 ist außerdem über

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die Emitter-Kollektor-Strecke eines PNP-Transistors T12 und einen Vorwiderstand R44 an einen negativen Pol - V der Stromversorgung angeschlossen. Die Basis des Transistors T12 liegt über einen Widerstand R45 an Hasse. Der negative Eingang des Verstärkers A13 ist über eine Diode DIl an den Kollektor des Transistors T12 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers A13 ist über einen Widerstand R46 mit der Basis eines NFH-Transistors TIl verbunden, dessen Emitter an Hasse liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand R47 mit dem positiven Pol + V verbunden ist. Ein Widerstand R48 liegt zwischen der Basis dieses Transistors und der Hasse. Das Kollektorpotential dieses Transistors steuert den Kurzschlußschalter SW2 im Verstärkungs- und Zerhackerkreis 13. Der Ausgang des Verstärkers A13 ist außerdem mit dem positiven Eingang eines Verstärkers A14 verbunden, dessen negativer Eingang einerseits über einen Widerstand R49 mit dem positiven Pol + V der Stromversorgung und andererseits über die Serienschaltung eines Widerstands R5O und einer in Durchlaßrichtung gepolten Diode D13 an den nicht mit Hasse verbundenen Anschluß des Heßwiderstands 12 geführt. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers A14 und dem negativen Eingang des Vers tärkers A13 befindet sich die Serienschaltung einer Diode D1% und eines Widerstands R51, und zwischen demselben Ausgang und dem negativen Eingang des Verstärkers A14 befindet sich die Serienschaltung eines Widerstands R52 und eines Kondensators C6. Die Wirkung des Verstärker· A13 ähnelt der des Verstärkers A15. Er liefert an den Akkumulator VB einen Strom i', der dem Strom i gleichen kann oder nicht, jedenfalls streng propor-

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tional zu diesem ist, da i und i* je proportional zur Spannung Vs sind und da die Proportionalitätsfaktoren nicht verändert werden. Der Akkumulator VB bildet also einen Hilfsintegrator, der den Strom i* integriert, der algebraisch dem Strom I proportional ist. Die Integrationskapazität dieses Integrators, d.h. die Ladekapazität c¹ des Akkumulators VB wird so gewählt, daß sie nur einem Bruchteil der Kapazität C der Batterie 11 entspricht, d.h. daß das Verhältnis c'/C geringer als der Proportionalitätsfaktor A¹ = i'/l ist.

Es wird davon ausgegangen, daß die Batterie 11 zu Beginn voll aufgeladen ist und eine Auffrischungsladung erhält, während der Akkumulator VB vollständig entladen ist, ebenso wie die Elektrolytzelle CE. Letztere liefert ein Ausgangssignal und verhindert damit die Schnellaufladung der Batterie 11. Die Spannung am Akkumulator VB wird bei etwa 0,7 V durch den Transistor T12 festgelegt. Wenn die normale Stromversorgung ausfällt und die Batterie Il Strom liefert, dann erzeugt der Verstärkungsund Zerhackerkreis 13 eine negative Spannung Vs und der Polaritätsdetektor 14 bewirkt das Schließen des Schalters SWl. Der Spannungsverstärkungegrad des Verstärkers All ist also Av = 1 + R34/R33, wodurch der Proportionalitätsfaktor a zwischen dem Ladestrom i der Zelle CE und dem Entladestrom I der Batterie festgelegt ist, ebenso wie der Koeffizient a'_Q zwischen dem Ladestrom i'_o des Akkumulators VB und dem Stromwert I_Q liegt. Wenn die der Batterie entzogene Elektrizitätsmenge ausreicht, um den Akkumulator VB vollständig aufzuladen, dann wird dessen Spannung nach vollständiger Aufladung im Verstärker A14 entdeckt, der das

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Potential an. seinem positiven Eingang mit dem Potential des gemeinsamen Punkts zwischen den Widerständen R49 und R5O vergleicht. Dieser letztgenannte Widerstand, die Diode D3 und der Meßwiderstand 12, bilden nämlich eine Bezugsspannung, in der die Diode die Temperaturkompensation bewirkt und der Meßwiderstand die Stromkompensation. Der Strom i¹ teilt sich also zwischen dem Widerstand R51 und dem Akkumulator VB so auf, daß lediglich der Ladezustand dieses Akkumulators erhalten bleibt. Die Elektrolytzelle GE wird dagegen mit dem Strom i während der ganzen Entladedauer der Batterie 11 aufgeladen u nd speichert somit eine für den Ladezustand der Batterie 11 charakteristische Größe.

Während des Wiederaufladens der Batterie 11 erscheint eine positive Spannung Vs am Ausgang des Verstärkungs- und Zerhackerkreises 13, die einen Entladestrom i, in der Zelle CE und einen Entladestrom i¹, des Akkumulators VB bewirkt. Der Polaritätsdetektor 14 öffnet den Schalter SWl. Während der Entladung des Akkumulators VB hält letzterer den Transistor TIl in leitendem Zustand und der Schalter SW2 bleibt geschlossen. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers All, Av₁₁ISt also größer als Av_q und a, ist kleiner als a , ebenso wie a· kleiner ist als a¹ . Wenn die Spannung des Akkumulators VB am Ende der Entladung abfällt, sperrt der Transistor TIl und der Schalter SW2 wird geöffnet. Dadurch sinkt der Verstärkungsgrad Av auf den Wert Av_ ab, so daß die Ladung der Batterie 11 und die Entladung der Zelle CE sich mit einem Koeffizient a_ < a, fortsetzen.

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Wenn die Elektrizitätsmenge Q ,die der Batterie entzogen wird, einen Wert {* C entsprechend der vollständigen Aufladung des Akkumulators VB nicht überschreitet, dann gleicht die Entladedauer dieses Akkumulators der der Elektrolytzelle CE und ein Ladefaktor "k s a /a., wird gleichmäßig bei der Wiederaufladung der Batterie angewandt. Im entgegengesetzten Fall ist die Entladedauer des Akkumulators VB kürzer als die der Zelle CE und der Ladefaktor k liegt dann zwischen k., und k„ = a /a_o > k ,

J. jL O & _L

und zwar umso näher an k ,als die Entladetiefe bedeutend ist. Wenn man bedenkt, daß der Ladewirkungsgrad des Akkumulators VB kleiner als 1 ist, während der Wirkungsgrad der Zelle CE im wesentlichen gleich 1 ist, so erkennt man, daß die Entladedauer des Akkumulators VB geringer als die der Zelle CE ist, und zwar selbst im Fall nicht vollständiger Aufladung. Man kann dann folgende Beziehungen aufstellen

(III) k = k₂ - Oc₂-Ic₁) .^ = k_x + Oc^k₁) (1 -J ) für Q₀^ (i-C, und

(IV) k = k₂ - (k₂-k₁).<_i^^C- für Q_o

Hierbei ist /I der Ladewirkungsgrad des Akkumulators VB, der in der Beziehung (IV) der vollständigen Aufladung entspricht, während er in der Beziehung (III) den Wirkungsgrad einer Teilaufladung, und zwar in umgekehrter Abhängigkeit von Q bedeutet.

Die Formel (IV) ähnelt der Formel (II) betreffend die Ausführungsform nach Fig.l, indem gd durch Q«[a ersetzt wird.

909817/0691 ^m/m

Man findet also dieselbe Kurve aus Fig. 3, indem man den Wert von /> so wählt, daß (ζ·ρ = 2,5% ist, wobei k, und k zu 1,05 bzw. 1,25 wie bisher gewählt werden. Die ausgezogene Kurve von Fig. 3 gibt also vollständig die Veränderung von k wieder unter der Annahme, daß Q zwischen 1 und 0,8 variiert, während Q zwischen 0 und /1 C variiert, woraus sich ergibt Cl = 3,125%. Der der Beziehung III entsprechende Teil der Kurve ist gestrichelt dargestellt.

Würde man den Akkumulator VB durch eine zweite elektrochemische Zelle ersetzen, so erhielte man die Gleichungen (I) und (II).

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß in den beiden Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 racheinander die beiden Werte a, und a_ des Proportionalitätsfaktors a verwendet werden, derart, daß sich ein mittlerer Proportionalitätsfaktor und ein Ladefaktor k in Abhängigkeit von der Entladungstiefe der Batterie ergibt. Die Abhängigkeit des Ladefaktors k von der Entladetiefe ist in beiden Fällen etwa die gleiche und eignet sich gut für im Handel erhältliche Nickel-Kadmium-Akkumulatoren (die Werte von k, und k können

¹ 2 den verschiedenen Akkumulatortypen angepaßt werden). Es wäre jedoch auch möglich, die Kurve aus Fig. 3 dadurch zu beeinflussen, daß mehr als zwei Augenblicksfaktoren a verwendet werden« Eine andere Möglichkeit der Einstellung des Ladefaktors im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestünde darin, einen während der ganzen Ladedauer gleichförmigen Proportionalitätsfaktor a zu verwenden, dessen Wert jedoch von der Entladetiefe

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abhängt, d.h. von der Bildinformation über den Ladezustand zu Beginn der Wiederaufladung. Solche Änderungen können leicht verwirklicht werden, wenn die Bildinformation im Zustand eines Zählers gespeichert ist, dessen entsprechende Zählzustände dekodiert werden.

Die Proportionalitätsfaktoren a können im Rahmen der Erfindung auch abhängig von der Temperatur eingestellt werden, um den Änderungen des Ladewirkungsgrads der Batterie bei extremen Temperaturen Rechnung zu tragen. So könnte im Fall der Fig, la eine Temperatursonde in thermischem Kontakt mit der Batterie vorgesehen werden, die an den Widerstand R4 angeschlossen ist und gemeinsam mit dem Signal A auf das Eingangspotential des Umschalters T4 einwirkt. Man könnte auch Mittel vorsehen, mit denen in Abwesenheit eines die Batterie durchfließenden Stroms eine Größe g φ O erzeugt wird zur Berücksichtigung der Selbstentladung der Batterie. Dazu müßte man in der Schaltungsanordnung nach Fig. la den negativen Eingang des Verstärkers A5 über einen hochohmigen Widerstand positiv vorspannen. Diese Vorspannung hätte keinen Einfluß, solange eine Spannung vom Verstärkungsund Zerhackerkreis 3 verstärkt wird, sie läßt jedoch im anderen Fall am Ausgang des Wandlers 5 Impulse einer sehr niedrigen Ferquenz entstehen, die dann negativ gezählt werden, da das Signal SP den Wert "O" zeigt, solange keine Spannung von Polaritätsdetektor 4 entdeckt wird. Auf diese Weise läßt sich die Selbstentladung der Batterie in Abwesenheit eines Entladestroms im Zähler berücksichtigen.

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Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Größe g durch ein anderes physikalisches Phänomen als die Frequenz oder die Stromstärke eines Signals darzustellen. Auch läßt sich die Erfindung mit Ladegeräten jeder bekannten Bauart verbinden, die entweder nur ein Schnelladeregime oder nur ein Dauerladeregime oder sowohl ein Schnellade- als auch ein Regime zur Auffrischung besitzen. Im Fall eines Ladegerätes, d as nur eine Daueraufladung durchzuführen vermag, muß man die Möglichkeit einer dauernden Überladung der Batterie ins Auge fassen. Dann wird die Information, die die vollständige Aufladung der Batterie anzeigt, nicht mehr dazu ausgenutzt, um den Ladevorgang abzubrechen. Man beschränkt sich dann darauf, den Ladezustand der Batterie einfach anzuzeigen, und zwar entweder durch permanente Anzeige der Bildinformation oder durch das Aufleuchten von Signallampen, falls eine kritische Entladetiefe erreicht ist.

χ χ

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Leerseife

Claims

Fo 11 020 D

11. OKt. 1978

SAFT-SOCIETE DES ACCUMULATEURS FIXES

ET DE TRACTION S.A.

156, avenue de Metz, 93230 ROMAINVILLE Frankreich

LADEVERFAHREH FÜR EINEN AKKUMULATOR

PATENTANSPRÜCHE

1 - J Ladeverfahren für einen Akkumulator, bei dem die gelieferte Ladungsmenge gemessen wird und der Ladevorgang beendet wird, wenn diese Ladungsmenge kQ entspricht, wobei Q die Entladungsmenge ist, die der Akkumulator im Entladebetrieb abgegeben hat_; und der Ladefaktor k > 1 ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladefaktor k von der Entladungsmenge Q abhängig gemacht ist und mit diesen steigt.

2 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Lade- oder Entladestrom I proportionale Größe g algebraisch integriert wird, woraus sich eine Information ergibt, die ein Bild für den augen blicklichen Lade- bzw. Entladezustand des Akkumulators ergibt, daß dem Proportionalitätsfaktor a = g/l während des Ladens ein anderer Wert gegeben wird als während des Entladens, und daß dieser Faktor während des Ladens so eingestellt wird, daß sich ein mittlerer Wert während des Ladens ergibt, der von der vorherigen Entladungstiefe abhängt und bei zunehmender Entladungstiefe abnimmt.

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3 - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalitätsfaktor a zwischen zwei Werten (a,, a₂) während des Ladens umschaltbar ist.

4 - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert a. > a„ während des ganzen Ladens angewandt wird, wenn bei der vorhergehenden Entladung"höchstens eine Elektrizitätsmenge ef C entladen wurde, während bei einer vorhergehenden Entladung oberhalb dieser Menge 0i C zuerst während eines Teils der Ladezeit der Wert a.. und dann für die übrige Ladezeit der Wert a₂ gewählt ist.

5 - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des ganzen Ladevorgangs die ein Bild für den augenblicklichen Ladezustand des Akkumulators ergebende Information mit der Elektrizitätsmenge

Λ< C verglichen wird, und daß der Proportionalitäts faktor a.. bzw. a_ angewandt wird, wenn der augenblickliche Ladezustand unterhalb oder oberhalb des Grenzwertes liegt, der erreicht würde, wenn die Elektrizitätsmenge of C entladen worden wäre.

6 - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennze ichnet, daß der augenblickliche Lade- bzw. Entladezustand des Akkumulators in einem logischen Zähler verfolgt wird.

7 - Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsintegrator verwendet wird, der eine zum Lade- bzw. Entladestrom propor-

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tionale Größe g¹ algebraisch integriert, wobei die Integrationskapazität des Hilfsintegrators bezüglich der Ladekapazität des Akkumulators begrenzt ist und der Hilfsintegrator ein Signal liefert, wenn seine Integrationsgrenze in Laderichtung des Akkumulators erreicht ist, und daß dem Proportionalitätsfaktor a der Wert a gegeben wird, solange dieses Signal noch nicht vorliegt, während danach der Faktor a angewandt wird.

8 - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsintegrator ein Hilfsakkumulator verwendet wird, dessen Ladungskapazität klein gegenüber der Ladungskapazität des eigentlichen Akkumulators ist, wobei der Hilfsakkumulator immer dann entladen wird, wenn der eigentliche Akkumulator geladen wird und umgekehrt und als Ausgangssignal die Entladegrenzspannung des Hilfsakkumulators verwendet wird.

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