DE2940011A1

DE2940011A1 - Verfahren zum schnelladen eines akkumulators

Info

Publication number: DE2940011A1
Application number: DE19792940011
Authority: DE
Inventors: Reinhard 5060 Bergisch Gladbach Moll
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1979-10-03
Filing date: 1979-10-03
Publication date: 1981-04-09

Description

VERFAHREN ZUM SCHNELLADEN EINES AKKUMULATORS
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Bei bekannten Schnelladeverfahren für Akkumulatoren wird die Elektrolyttemperatur mit Hilfe eines Thermofühlers fortlaufend gemessen und der Ladestrom abgeschaltet, sobald die Elektrolyttemperatur einen maximal zulässigen Wert überschreitet. Bei der gleichzeitigen Aufladung einer Vielzahl von Akkumulatoren ist die Verwendung von jeweils einem Thermofühler pro Akkumulator umständlich und zeitraubend und erfordert zudem eine mehrpolige Steckverbindung für Jeden Akkumulator.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches durch Vermeidung einer Messung der Elektrolyttemperatur einfacher und schneller durchführbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
Der Erfindungsgedanke beruht auf der Erkenntnis, anstelle der Elektrolyttemperatur einen charakteristischen Scheitelwert ("Höcker") des Kl emmenspannungsverl aufs ("Ladekurve") des Akkumulators während der Aufladung als Abschaltkriterium auszunutzen. Dieser Höcker der Ladekurve korrespondiert in guter Annäherung demjenigen Punkt des zeitlichen Elektrolyttemperaturverlaufs, von welchem aus die bis dahin nahezu konstante Elektrolytteiperatur stark ansteigt. Der Höcker der Ladekurve wird durch fortl (UfCfldCfl Vergleich der aufeinanderfolgenden, diskreten Werte der Ladekurve elektronisch erfaßt, so daß ohne Verwel.dung von Thermofühlern od.dgl. für die Messung der Elektrolyttemperatur eine zeitlich richtige Abschaltung des Ladestroms möglich ist.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der Elektrolyttemperatur und der Klennnenspannung eines Akkumulators während eines Schnelladevorganges, und Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Schnelladeverfahrens.
In Fig. 1 ist im oberen Diagramm der Zeitverlauf der Elektrolyttemperatur eines Akkumulators während einer Schnelladung mit Hilfe eines Konstantstroms dargestellt. Die Temperatur steigt zunächst mäßig bis zum Zeitpunkt tl an, zu dem der Akkumulator voll geladen ist. Bei weiterer Aufladung steigt die Elektrolyttemperatur ab dem Zeitpunkt tl rasch an, da die abgegebene Energie der Ladestromquelle von dem Akkumulator nicht mehr elektrisch, sondern nur noch thermisch gespeichert wird. Der Zeitpunkt tl definiert somit den betriebsrichtigen Abschaltzeitpunkt für den Schnell adevorgang.
Der im unteren Diagramm von Fig. 1 dargestellte Zeitverlauf für die Klemmenspannung des Akkumulators während einer Schnelladung zeigt zum Zeitpunkt t einen charakterischen Extremwert ("Höcker").
Bei weiterer Aufladung fällt die Klemmenspannung ab dem Zeitpunkt tl wieder ab, da der Akkumulator keine Energie von der Ladestromquelle mehr aufnimmt, sondern sich wieder zu entladen beginnt. Dieser Höcker wird erfindungsgemäß als Abschaltkriterium für den Ladestrom ausgenutzt. Eine hierfür geeignete Einrichtung ist anhand des Blockschaltbildes nach Fig. 2 schematisch veranschaul icht.
In Fig. 2 ist mit 10 ein Akkumulator bezeichnet, der von einer Konstantstromquelle 20 aufgeladen wird. Im Ladestromkreis befindet sich ein Schalter 30, der über seinen Steuereingang 31 von einer Oberwachungseinrichtung 40 gesteuert wird. Die Oberwachungseinrichtung 40 umfaßt einen Spannungsteiler 41, der mit der (+)-Klemme 11 des Akkumulators 10 eingangsseitig verbunden ist und zur Anpassung der Klemmenspannung des Akkumulators an den Spannungspegel der Oberwachungseinrichtung 40 dient. Die Ausgangsspannung des Spannungsteilers 41 wird einem Analog/Digital-Wandler 42 zugeführt, welcher im Takt eines von einer Taktquelle 43 erzeugten Taktsignals die analoge Ausgangsspannung des Spannungsteilers 41 in ein digitales Signal umwandelt. Jeder diskrete Spannungswert A am Ausgang des A/D-Wandlers 42 wird in einem digitalen Komparator 44 mit dem während des jeweils vorangegangenen, in einem Speicher 45 festgehaltenen Ausgangsspannungswert B des A/D-Wandlers 45 verglichen. In der Ablaufsteuerung 47 werden aus dem Taktsignal Steuersignale erzeugt, die in fester zeitlicher Reihenfolge die Entnahme einer Spannungsprobe im A/D-Wandler 42, die Ausgabe des Schaltsignales aus dem Und-Glied 46 und die Abspeicherung eines digitalen Signals im Speicher 45 auslösen.
Sobald die Bedingung A<B erfüllt ist, d.h., der Scheitelwert der Ladekurve gemäß Fig. 1 überschritten ist, erzeugt der Komparator 44 ein Ausgangssignal. Das Und-Glied 46 wird durch ein Schaltsignal der Ablaufsteuerung 47 und das Ausgangssignal des Komparators 44 durchgesteuert, wodurch ein Steuersignal auf den Steuereingang 31 des Schalters 30 gelangt und die Ladestromquelle 20 von dem Akkumulator 10 getrennt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich gleichzeitig auch mehrere Akkumulatoren aufladen, wobei hierzu die Klemmenspannungen der Akkumulatoren im Zeit-Multiplexverfahren erfaßt und der gemeinsamen Oberwachungseinrichtung 40 zugeführt werden.
Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE Verfahren zum Schnelladen eines Akkumulators mittels eines konstanten Ladestroms, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Klemmenspannung des Akkumulators oder eine davon abgeleitete Spannung in eine periodische Folge diskreter Einzelwerte umgewandelt wird, daß jeder umgewandelte Einzelwert (A) mit dem während der jeweils vorangegangenen Umwandlungsperiode aufgetretenen und festgehaltenen Einzelwert (B) verglichen wird und daß der Ladestrom abgeschaltet wird, sobald die Bedingung A< B erfüllt ist.
2. Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Schnelladen mehrerer Akkumulatoren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Klemmenspannung jedes Akkumulators im Zeit-Multiplexverfahren erfaßt wird.