DE2850489B2 - Vorrichtung zur Überwachung oder Steuerung des Betriebs wiederaufladbarer Akkumulatoren - Google Patents
Vorrichtung zur Überwachung oder Steuerung des Betriebs wiederaufladbarer AkkumulatorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung oder Steuerung des Betriebs wiederaufladbarer
Akkumulatoren nach dem Oberbegriff des Haqptanspruchs,
Aus der DE-AS 12 61 206 oder der US-PS 37 35 234 ist es bekannt, im Zusammenhang mit der Überwachung
des Betriebs wiederaufladbarer Akkumulatoren einen zweiten wiederaufladbaren Kontrollakkumulator zu
verwenden, wobei sich die meßbaren elektrischen Größen proportional verhalten.
Bei Metall-Gasakkumulatoren kann der Ladungszustand mit Hilfe des Gasdrucks angezeigt werden, der
direkt den Ladungszustand widerspiegelt Solche Metall-Gasakkumulatoren sind jedoch als Energiequelle
für elektrisch betriebene Fahrzeuge ungeeignet Bei Fahrzeugantrieben mit1 wiederaufladbaren Akkumulatoren besteht das zunehmende Bedürfnis als Äquivalent
zur üblichen Kraftstoffanzeige bei einem mit einer Brennkraftmaschine btriebenen Fahrzeug eine Anzeigemöglichkeit auch bei elektrischen Fahrzeugantrieben
zu schaffen, die eine Sichtanzeige zur Bemessung der Reichweite des Fahrzeugs gestattet Ferner soll zur
Verbesserung der Lebensdauer solcher wiederaufladbarer Akkumulatoren eine starke Überladung oder eine
übermäßige Entladung der Akkumulatoren vermieden werden.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Überwachung oder
Steuerung des Betriebs wiederaufladbarer Akkumulatoren zu schaffen, mit der der Ladungszustand sowohl
während des Ladevorgangs, als auch während des Entladevorgangs zuverlässig überwacht gesteuert und
angezeigt werden kann.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird sowohl die Richtung, als auch die Stärke des Klemmenst.-oms
eines zu überwachenden wiederanfladbaren Akkumulators mit Hilfe des Fühlers erfaßt, iki die Richtung und
die Stärke des Klemmenstroms des zweiten wiederaufladbaren Kontrollakkumulators sowohl während des
Lade- als auch des Entladevorgangs des zu überwachenden wiederaufladbaren Akkumulators so zu steuern, daß
der Klemmenstrom des Kontrollakkumulators zu jedem Zeitpunkt eine Bestimmung des Ladungszustands des zu
überwachenden wiederaufladbaren Akkumulators und zur Anzeige des Ladungszustands dient. Da der
Kontrollakkumulator eine Metall-Gaszelle ist, kann der Druck des im Kontrollakkumulator erzeugten Gases
direkt zur Anzeige des Ladungszustandes oder zur Betätigung von auf Druck ansprechenden Schaltern
verwendet werden, die in der Steuereinrichtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sind.
Bei der Auslegung der Vorrichtung nach Anspruch 2 ist eine eigene Stromversorgungseinrichtung für die
Steuereinrichtung vorgesehen, so daß die Vorrichtung zur Überwachung mit der Steuereinrichtung im
wesentlichen unabhängig von dem zu überwachenden
wiederaufladbaren Akkumulator betrieben werden kann.
• Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung elektrochemisch eine solche Übereinstimmung von zu
überwachendem wiederaufladbaren Akkumulator und Kontrollakkumulator vorhanden, daß die Korrelation
der einander entsprechenden Ladungszuätände besser wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher
erläutert, Parin seigt
Fig,I einoBlockcliagramrn einer Vorrichtung zur
Überwachung oder Steuerung des Betriebs wtederaufladbarer
Akkumula;oren,
Fig,2 eine elektrische Schaltung einer ersten
Ausführungsform einer Steuereinrichtung for den Kontrollakkumulator bei der Vorrichtung nach Fig. 1
und
Fig,3 eine ulternative Ausfübrungsform enter elektrischen
Schaltung einer Steuereinrichtung for den Kontrollakkumulator nach Fig, I.
In Fig. 1 ist ein erster wiederaufladbarer Akkumulator
10 mit einer an Masse angeschlossenen Elektrode 10a und einer mit einer Leitung 12 verbundenen
Elektrode 106 gezeigt Bei dem ersten Akkumulator 10 handelt es sich um eine Sekuudärbatterie, d.h. eine
wiederaufladbare Batterie. Ein solcher Akkumulator ist typischerweise ein Bleisäure- oder Nickelzinkakkumulator.
Ein L/C-Fühler 14 (Last/Ladungs-Fühler) ist in
Reihe mit der Leitung 12 und einer Leitung 16 geschaltet Von dem L/C-Fflhler 14 gehen Ausgangsleitungen
18 und 20 ab. Bei einer Anordnung zui Messung des momentanen Batterielade- oder Entladastromes
besteht der L/C-Fühler 14 aus einem Reihenwiderstand
(Oberbrückungswiderstand), wobei die Ausgangsleitung 18 mit dem der Leitung 12 nahen Ende und die
Ausgangsleitung 20 mit dem der Leitung 16 nahen Ende des Widerstandes verbunden ist. Dieser Widerstand
liefert über die Amplitude und die relative Richtung der Spannungsdifferenz zwischen den Ausgangsleitungen
18 und 20 eine Anzeige für Richtung und Größe des Klemmenstromes des Hauptakkumulators (d. h. des
Stromes, der von der Elektrode 106 zur Elektrode 10a bzw. umgekehrt fließt). Ein in Reihe zwischen die
Leitungen 18 und 20 geschaltetes Amperemeter kann so den momentanen Lade- oder Entladestrom und seine
Größe anzeigen.
Nach Fig. 1 sind die Ausgangsleitungen 18 und 20 leitend mit einer L/C-Steuereinrichtung 22 für einen
zweiten Kontrollakkumulator 26 verbunden. Die Schaltungen
der Steuereinrichtung 22 werden anhand der Fig.2 und 3 näher erläutert. Im Betrieb nimmt die
L/C-Steuereinrichtung 22 in Abhängigkeit der Richtung der Spannungsdifferenz zwischen den Ausgangsleitungen
18 und 20 einen Laststrom aus einer Leitung 24 auf bzw. speist einen Ladestrom in die Leitung 24 ein, wobei
die Größe dieses Last/Ladcstrorr.cs durch die
L/C-Steuereinrichtung 22 entsprechend der Ampiitude der Spannungsdifferenz zwischen den Ausgangsleitungen
18 und 20 eingestellt wird. Der L/C-Fühler 14 liefert eine Änderung der Differenzspannung zwischen den
Ausgangslettungen 18 und 20, die proportional der Änderung in dem Klemmenstrom des ersten Akkumulators
10 ist Die L/C-Steuereinrichtung 22 ist so ausgebildet, daß sie eine Änderung des Stromes auf der
Leitung 24 bewirkt, die proportional der Differenzspannung zwischen den Ausgangsleitungen 18 und 20 ist.
Der Kontrollakkumulator 26 besitzt eine Elektrode 26a, die mit der Leitung 24 verbunden ist, und eine
Elektrode 266, die an Masse angeschlossen ist. Der Kontrollakkumulator 26 ist eine Metall-Gaszelle, die aus
einer herkömmlichen festen Elektrode und einer Gasgegenelektrode besteht. Elektrodenpaarungen umfassen
beispielsweise Bleioxid/Wasscrstoff, Nickeloxid/ Wasserstoff, Silbciorid/Wasserstoff, Zink/Sauerstoff,
Kadmium/Sauerstoff und Blei/Sauerstoff. Bei Verwendung eines Nickeloxid/Wasserstoff-Elektrodenpaares
wird während des Auiladens der Zelle die Nickelelektrode zu ,Nickelhydroxid umgewandelt, wobei Gas an
der Wasserstoffelektrode entsteht. Die Zelle ist in einem geschlossenen Behalter untergebracht und die Menge
des in der Zelle entstandenen Gases ist proportional der Amperestundenzahl des durch die Zelle geflossenen
Stromes, Der Gasdruck innerhalb der Metall-Gaszelle wächst und fällt linear in Abhängigkeit der Amperestunden
des Ladestromes bzw. Entladestromes und gibt somit den Ladungszustand der Zelle zuverlässig an.
Wenn a's Kontrollakkumulator 26 eine solche Metall-Gaszelle verwendet wird ist die Leitung 28 eine
Druckleitung, die sich von dem Kontrollakkumülator 26
zu einem S/C-Wandler 30 (Ladungszustandswandler) erstreckt, der zweckmäßigerweise ein herkömmlicher
Druckwandler oder Manometer ist und über eine Leitung 34 eine optisch oder auf andere Weise
wahrnehmbare Anzeige an einer Anzeigeeinrichtung 32 liefert
Das Aiir.gangssignal des S/C-Wandlers 30 läßt sich
auch über eine Leitung 36 einerL/C-Schalter 38 (Last/'Ladungsschaiter) zuführen, der ir Abhängigkeit
dieses Signals die Leitung 16 entweder mit einer Leitung 40 oder einer Leitung 42 verbindet, je nachdem, ob der
erste Akkumulator 10 mit einem Verbraucher 44 verbunden oder von einer Ladungsquelle 46 her
aufgeladen werden soll.
Bei Betneb der in F i g. 1 schematisch dargestellten
Vorrichtung fließt beim Entladen des ersten Akkumulators 10 aus seinem geladenen Zustand der Klemmenstrom
des ersten Akkumulators 10 über den L/C-Fühler 14 und den L/C-Schalter 38 zum Verbraucher 44.
Aufgrund der Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 18 und 20 erhält die L/C-Steuereinrichtung 22 einen
Klemmenstrom vom Kontrollakkumulator 26 über die Leitung 24, so daß der Kontrollakkumulator 26
proportional zu der Entladung des ersten Akkumulators 10 entladen wird. Bei einem vorbestimmten Niederdrucksignal
auf der Leitung 28 betätigt der S/C-//andler 30 den L/C-Schalter 38, um die Entladung des ersten
Akkumulators 10 zu unterbrechen, d. h., die Leitungen 16 U)id 40 zu unterbrechen und die Leitungen 16 und 42
miteinander zu verbinden. Wie später noch erläutert werden wird, ist die Vorrichtung auch von Hand
umschaltbar, wobei der L/C-Schalter 38 von Hand aufgrund der Anzeige umgeschaltet wird, die an der
Ladungszustandsanzeigeeinrichtung 32 erscheint. Während des Wiederaufiadens des ersten Akkumulators 10
im automatischen Betrieb kehrt sich der oben beschriebene Vorgang selbsttätig wieder um unter
Steuerung des L/C-Fühlers 14 und der L/C-Steuereinrichtung
22. So nimmt die Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 18 und 20 ein Vorzeichen an, das
demje'iyen während des Entladevorganges entgegengesetzt
ist. Die L/C-Steuereinrichtung 22 spricht auf diesen Vorzeichen* echsel an, um die BeIa Hung des
Kontrollakkumulators 26 zu unterbrechen und dem Kontrollakkumulaior 26 nun einen Ladestrom zuzuführen,
der zweckmäßigerweise von einer gesonderten Stromversorgungseinrichtung geliefert wird, so daß der
Ladestrom für den Kontrollakkumulator 26 auf der Leitung 24 unabhängig von dem von der Energiequelle
46 zum ersten Akkumulator 10 fließenden Ladestrom aber proportional zu diesem ist. Wie durch die in F i g. 1
zwischen dem ersten Akkumulator 10 und der L/C-Steuereinnchtung 22 verlaufende gestrichelte Linie
angedeutet ist, ist die L/C-Steuereinrichtung 22 auch von dem ersten Akkumulator her versorgbar. Der
Zellenstrom des Kontrollakkumulators 26. d. h. der
zwischen den Elektroden 26a und 26h fließende Strom,
wird somit in seiner Richtung an den Klemmenstrom des ersten Akkumulators 10 angepaßt und ist in seiner
Größe dem Klemmenstrom des ersten Akkumulators 10 proportional.
In Fig.2 ist eine Ausführungsform der in Fig. I
allgemein dargestellten L/C-Steuereinrichtung 22 für den automatischen Betrieb dargestellt. Man erkennt
einen Verstärker A 1, der als Leistungsoperationsverstärker geschaltet ist und beispielsweise einen Strom
mit einer Stärke von mehr als einem Ampere bei einer Spannung von plus und minus 12 Volt liefert. Die
Leitung 20 ist mit einem ersten Eingang des Verstärkers A 1 über einen Widerstand R I verbunden. Die Leitung
18 ist mit einem zweiten Eingang des Verstärkers A 1 über .Serienwiderstände /?2 und RZ verbunden, wobei
der Serienwiderstand R 2 für weiter unten noch zu erläuternde Zwecke einstellbar ist. Rückkopplungswiderstände RA und /?5 liefern eine Rückkopplung der
Spannungsverstärkung zu der Verstärkerausgangsklemme T. Zwischen die Verstärkerausgangsklemme T
und die Ausgangsleitung 24 der L/C-Steuereinrichtung 22 ist ein Lastwiderstand /?6 geschaltet. Die Betriebsspannung
für den Verstärker A 1 und der Ladestrom auf der Leitung 24 für das Aufladen des Kontrollakkumulators
26 werden von einer eigenen Spannungsversorgung geliefert, welche einen Transformator Ti aufweist.
Dessen Primärwicklung ist mit einer Wechselstromquelle verbunden, während seine Sekundärwicklung in der
dargestellten Weise mit Dioden DX bis D4 und
Kondensatoren Cl und C2 verbunden ist. Über eine Leitung 48 wird dem Verstärker A 1 eine positive
Gleichspannung einerseits direkt über die Leitung 50 und andererseits über einen Widerstand R 7 zugeführt.
Eine negative Gleichspannung wird dem Verstärker A 1 über die Leitung 52 und direkt über die Leitung 54 sowie
über einen Widerstand Rü zugeführt. Zwischen die
Verstärkerausgangsklemme Γ und eine Leitung 56 ist ein Kondensator C3geschaltet.
Das Eingangsende der Leitung 18 (Widerstand R 3) ist mit dem Anschluß 6 des Verstärkers verbunden. D,e
Leitung 54 ist mit dem Anschluß 7 verbunden und der Widers.and RS zwischen die Anschlüsse 7 und 8
geschaltet. Die Leitung 50 ist mit dem Anschluß 2 verbunden und der Widerstand Rl zwischen die
Anschlüsse 1 und 2 geschaltet. Die Leitung 56 ist mit dem Anschluß 4 verbunden. Die Ausgangsklemme T
wird vom Gehäuse des Verstärkers gebildet.
Bei einer von dem L/C-Fühler 14 gemäß Fig. 1
gelieferten Ausgangsspannung im Bereich von 0—100 Millivolt über den vollständigen Bereich der Ladungs
und Entladungsvorgdnge beträgt der Widerstandswert
für den Widerstand R 1 10 Kiloohm, für den Widerstand
R 2 5 Kiloohm und für den Widerstand R 3 8 Kiloohm. Die Widerstände R 4 und R 5 haben jeweils einen
Widerstandswert von 100 Kiloohm. Der Widerstandswert der Widerstände R 7 und RS beträgt jeweils 0,5
Ohm und der Widerstandswert für den Widerstand R6 1 Ohm. Die Kondensatoren CX und C2 haben jeweils
eine Kapazität von 220 Mikrofarad und der Kondensator C3 eine Kapazität von 3000 Picofarad. Die
Primärwicklung des Transformators Ti wird mit Netzspannung (115 Volt Wechselstrom) gespeist. Mit
den vorstehend genannten Werten führt die Leitung 48 eine Gleichspannung von +6 V und die Leitung 52 eine
rrlpirhcnanniiriCT υηη A V
Bei der Verwendung der Ausführungsform gemäß F i g. 2 wird der Widerstand R 2 eingestellt, während der
Klemmenstrom des ersten Akkumulators 10 Null ist, d. h., wenn die Differenzspannung zwischen den
Leitungen 18 und 20 verschwindet, so daß die Ausgangsspannung an der Verstärkerklemme T verschwindet. Wenn danach die Leitung 20 gegenüber der
Leitung 18 positiv geladen wird, d. h. während des Aufladens des ersten Akkumulators 10, arbeitet die
Schaltung in der Weise, daß sie eine positive Spannung auf der Leitung 24 erzeugt und somit einen Ladestrom
ίο zu dem Kontrollakkumulator 26 liefert, der in seiner
Größe der positiven Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 20 und 18 proportional ist. Wenn umgekehrt
die Leitung 18 relativ zur Leitung 20 positiv wird, wie dies der Fall beim Entladen des ersten Akkumulators IO
\ri ist, liefert die Schaltung gemäß F i g. 2 eine negative
Spannung auf der Leitung 24, wodurch ein Strom aus dem Kontrollakkumulator abfließt und in dem Widerstand R 6 verbraucht wird. Dieser Entladestrom ist in
seiner Größe der positiven Spannungsdifferenz zwi sehen den Leitungen 18 und 20 proportional. Wie man
erkennt, besitzt der Verstärker A ί zweckmäßigerweise
eine sehr hohe Eingangsimpedanz, so daß er praktisch den auf der Leitung 24 fließenden Strom gegenüber dem
Klemmenstrom des ersten Akkumulators 10 isoliert.
j5 Wie man aus der in Fig. 2 dargestellten Stromversorgungsschaltung erkennt, ist somit der auf der Leitung 24
fließende Strom getrennt von dem Klemmenstrom des ersten Akk'imulators 10.
jo Handbetrieb dargestellt, die zwei Schalter Sl und 52
umfaßt, die untereinander für eine gemeinsame Betätigung verbunden sind. Die Schalter S i und 52 sind
mit den Leitungen 18 und 20 bzw. den Elektroden 26a und 266 des Kontrollakkumulators 26 verbunden. Bei
dieser Auslegung der Steuereinrichtung 22 ist die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung in der Weise modifiziert,
daß die Leitung 24 über den Schalter 52 mit dem Kontrollakkumulator 26 verbunden ist und daß die
Elektrode 266 von Masse getrennt ist. Der Verstärker
A 2 wird über eine Leitung 58 mit einer unipolaren (positiven) Gleichspannung versorgt. Leitung 60 ist mit
Masse verbunden. In die Leitung 62 wird ebenfalls eine solche unipolare Gleichspannung eingespeist. Die einer
Zenerdiode ZX zugeführte Verstärkerausgangsspan-
nung hat somit nur Änderungen von Null zu einer positiven Gleichspannung in einer Richtung. Beim
Zenerdurchbruch der Zenerdiode Zi fließt ein Strom über einen Widerstand R 14 zur Basis eines Transistors
Q1. Der Transistor Q1 seinerseits liefert einen Strom
an die Basis des Transistors Q 2. Der Transistor Q 2 ist
als Emitterfolger geschaltet und liefert einen Strom üt .r
einen Widerstand R13 zum Schalter SZ Eine
Rückkopplung erfolgt über Widerstände R 11 und
RiX
dargestellten Stellung befinden, wird der erste Akkumulator 10 entladen. Die Potentialdifferenz zwischen den
Leitungen 18 und 20 (Leitung 20 ist positiv relativ zur Leitung 18) steuert die Ausgangsspannung des Verstärkers A 2 in der Weise, daß ein umgekehrter Strom durch
den Kontrollakkumulator 26 fließt, d h, der Schalter 52 verbindet die Elektrode 26a mit der Masse und die
Elektrode 266 mit der positiven Spannung, die von der Schaltung auf der Leitung 24 zugeführt wird Wenn sich
dagegen die Schalter 51 und 52 in der zu der
dargestellten Stellung entgegengesetzten Stellung befinden, werden die Verbindungen der Leitungen 18 und
20 mit dem Verstärker A 2 umgedreht und die Elektrode 26ö der Kontrollzelle 26 wird geerdet Die in Fig.3
dargestellte Schaltung arbeitet nun in der Weise, daß
eine positive Spannung an der Elektrode 26a anliegt und folglich ein Ladestrom zum Kontrollakkumulator 26
Hießt. In beiden Stellungen der Schalter 51 und 52 ist
der Klemmenstrom des Kontrollakkumulators 26 proportional der Spannungsdifferenz zwischen den
Leitungen 18 und 20.
Be> der Realisierung der in F i g. 3 dargestellten
Ausfuhr ungsform der L/C-Steuereinrichtung 22 wird
ein üblicher Verstärker A 2 verwendet. Als Zenerdiode Z\ wird eine 4,3-Volt-Zenerdiode verwendet. Als
Transistoren Q\ und Q 2 werden übliche Transistoren
verwendet. Die Widerstände /?9 bis Λ 14 haben die
Werte 10 Kiloohm, 10 Kiloohm, 100 Kiloohm, 100 Kiioohm, I Ohm bzw. 1 Kiloohm. Für eine derartige
Schaltung ist die unipolare Spannung eine positive Gleichspannung von 12 Volt. Der Anschluß 6 des
Verstärkers A 2 ist mit der Zenerdiode Zl verbunden.
Der Anschluß 2 ist mit dem Widerstand R 9, der Anschluß 3 mit dem Widerstand R 10, der Anschluß 7
mit der Leitung 58 und der Anschluß 4 mit der Masse verbunden.
Eine erhöhte Zuverlässigkeit in der Korrelation des Ladungszustandes des Kontrollakkumulators mit dem
Ladungszustand des ersten Akkumulators wird insbesondere dann erreicht, wenn elektrochemische Gemeinsamkeiten zwischen den beiden Zellen bestehen.
Entsprechend werden Kontrollakkumulator und erster Akkumulator beispielsweise dadurch in Übereinstimmung gebracht, daß derselbe Typ von Festelektrode zur
Steue-ijng jedes der Akkumulatoren verwendet wird.
Wenn es sich bei dem ersten Akkumulator um einen Bleisäure-Akkumulator handelt und eine Metall-Gaszelle als Kontrollakkumulator oder Coulometer verwendet
wird, so wäre beispielsweise eine Bleioxid/Wasserstoff-Paarung geeignet, um zu erreichen, daß eine Elektrode
der Metall-Gas-Zelle und eine Elektrode des ersten Akkumulators eine gemeinsame elektrochemisch konvertierbare Komponente aufweisen. Für einen ersten
Akkumulator mit einem Nickel-Zink-System ist beispielsweise ein Metallgas-Coulometer mit einer Nickel-Wasserstoff-Paarung verwendbar. Der Kontrollakkumulator stimmt auf die folgende Weise mit dem ersten
Akkumulator überein.
Wenn der erste Akkumulator überladen wird, wird keine weitere Ladungsmenge in dem Akkumulator
gespeichert Ähnlich gilt, wenn ein Metall-Gas-Akkumulator überladen wird, daß das Gas intern rekombi
niert und daß der Gasdruck konstant bleibt.
Bei einer Aufbewahrung in feuchter Umgebung zeigen die meisten Akkumulatoren eine Selbstentladung
(Verlust an gespeicherter Ladung) aufgrund der Korrosion oder des Zerfalles des aktiven Materials.
Dieser Prozeß würde annähernd mit der gleichen Geschwindigkeit in einer passenden Metall-Gas-Zelle
ablaufen und durch einen Abfall des Zelldruckes angezeigt.
Während des normalen Ladevorganges wird ein Teil des Stromes nicht zur Erzeugung aktiven Materials
verwendet und erhöht daher nicht den Ladungszustand der Elektroden. Der gleiche Prozeß existiert in dem
Metall-Gas-Coulometer und würde durch die Geschwindigkeit des Druckanstieges angezeigt.
Wenn der erste Akkumulator 26 zu weit entladen oder gar umgekehrt wird, ist keine verwendbare Ladung
mehr entnehmbar. Dies würde auch in dem Gas-Coulo-
We
die
einer Metall-Gai-Zelle verbraucht ist, bleibt der Druck
konstant, selbst wenn die Zelle umgedreht wird.
Allgemein gilt, daß bei einem zyklischen Laden und Entladen von Akkumulatoren ein Teil des aktiven
Materials verlorengeht oder deaktiviert wird in Abhängigkeit der Anzahl der Zyklen. Dies führt zu
einem Leistungsabfall. Abhängig von dem exakten Vorgang bei dem Abfall kann dies ebenfalls durch die
Menge des Gases verfolgt werden, das in der entsprechenden Metall-Gas-Zelle erzeugt wird.
Alle Akkumulatoren geben eine geringere Leistung
bei hoher Entladegeschwindigkeit und/oder niedrigen Betriebstemperaturen ab. Dies ergibt sich aus geschwindigkeitsbegrenzenden Vorgängen innerhalb des Akkumulators, welche die Verwendung eines Teiles des
aktiven Materials des Akkumulators begrenzen. Das Metall-Gas-Coulometer würde Leistungsgrenzen bei
hohen Entladegeschwindigkeiten oder niedrigen Betriebstemperaturen nicht anzeigen, da die Metall-Gas-ZeIIe mehr eine direkte Anzeige für die Menge des
geladenen aktiven Materials in den Akkumulatorelektroden liefert als die elektrochemische Verfügbarkeit
dieses aktiven Materials für eine Entladung. Folglich sollten der erste Akkumulator und das Metall-Gas-Coulometer in ihrer Größe und ihrem Aufbau für eine
Entladegeschwindigkeit und einen Temperaturbereich entsprechend den Betriebsanforderungen konzipiert
sein.
Claims (7)
- Patentansprüche;1T Vorrichtung zur Überwachung oder Steuerung des Betriebs wiederaufladbarer Akkumulatoren mit Hilfe eines zweiten wiederaufladbaren Kontrollakkumulators, mit sich proportional verhaltenden meßbaren elektrischen GröBen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühler (14) vorgesehen ist, der ein die entgegengesetzten Richtungen und die Größe des Klemmenstromes des ersten Akkumulators (10) wiedergebendes Ausgangssignal in einer ersten oder zweiten Richtung erzeugt, daß die zweite wiederaufladbare Kontrollakkumulator (26) eine Metall-Gaszelle ist und daß eine Steuereinrichtung (22) vorgesehen ist, die durch den zweiten Kontrollakkumulator (26) einen Strom mit vom Ausgangssignal des Fühlers angezeigter proportionaler Stromstärke des Klemmenstroms des ersten Akkumulafcrs (10) durchleitet und die die Richtung des Klemmenstroms des zweiten Kontrollakkumulators (26) derart steuert, daß der Klemmenstrom des zweiten Kontrollakkumulators (26) in einer Richtung fließt, wenn das Ausgangssignal des Fühlers (14) die erste Richtung anzeigt, und daß der Klemmenstrom des zweiten Kontrollakkumulators (26) in der entgegengesetzten Richtung fließt, wenn das Ausgangssignal des Fühlers (14) die zweite Richtung anzeigt
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da? die Steuereinrichtung (22) eine Stromversorgungseinrichtung umfaßt, die den zweiten KontrcllakkumuLtor (%>) unabhängig vom Klemmenstrom des ersttn Akkumulators (10) speist
- 3. Vorrichtung nach Anspruct. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtung (22) eine Schaltung umfaßt die Ströme in den zwei Richtungen erzeugt und diese erzeugten Ströme wahlweise einer gemeinsamen Elektrode (26a) des zweiten Kontrollakkumulators (26) zuführt.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (22) eine Schaltung umfaßt, die einen Strom in einer einzigen Richtung erzeugt und daß Schalter (SI, S2) mit den Elektroden (26a, 26fr,/des zweiten Kontrollakkumu lators (26) verbunden sind, die die Richtung der Stromzuführung zu den Elektroden (26a, 26b) des zweiten Kontrollakkumulators (26) umkehren.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelektrode der Metallgaszelle als zweiter wiederaufladbarer Kontrollakkumulator (26) und eine Elektrode des ersten Akkumulators (10) eine gemeinsame elektrochemisch konvertible Komponente aufweisen.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (30) für den Gasdruck in dem zweiten Kontrollakkumulator (26).
- 7. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet daß eine auf den Gasdruck in dem zweiten Kontrollakkumulator (26) ansprechende Schalteinrichtung (38) vorhanden isi, die den ersten Akkumulator (10) wahlweise mit einem Verbraucher (44) oder einer Ladungsquelle (46) verbinde*..
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