DE3920629A1 - Verfahren zur bestimmung der kapazitaet eines elektrischen akkumulators und zur ladung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Bestimmung der Kapazität eines elektrischen Akkumulators und zur Ladung desselben nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Bestimmung der tatsächlich eingeladenen Ladungsmenge eines auswechselbaren Akkus, der weder mit einem Verbraucher noch mit einem Ladegerät fest verbunden ist, ist sehr schwierig und zeitaufwendig. Es gibt zwar die Möglichkeit, die Ladungsmenge eines vollgeladenen Akkus durch definiertes Entladen zu be­ stimmen, jedoch hat dieses Verfahren gleich zwei Nachteile: Einmal ist der Akku nach der Prüfung leer, zum anderen wird wegen der Kapazitätsbestimmung ein Lebenszyklus des Akkus unnötig geopfert, was aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und des Umweltschutzes nicht vertretbar ist.

Für feste Anordnungen von Akku, Ladegerät und Verbraucher ist zur Kapazitätsbestimmung eine Bilanzierungsmethode bekannt, die in der europäischen Patentschrift 2 48 461 beschrieben ist.

Ferner gibt es ein Verfahren zum Laden und gleichzeitigen Über­ wachen der eingeladenen Gesamtkapazität eines Nickel-Cadmium- Akkus, das in der Patentschrift DE 32 27 522 C2 angegeben ist. Bei diesem Verfahren wird der Akku zwar nicht entladen, sondern geladen, aber die Aussage (Gut/Schlecht) kann frühestens nach 75 Minuten erfolgen. Außerdem gibt es nur eine sehr grobe Gut/Schlecht-Aussage, die Gut nur dann anzeigt, wenn mehr als 90% der Nennkapazität eingeladen werden konnte. Unterhalb dieser Grenze erfolgt nur eine Schlecht-Anzeige.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beheben und ein Verfahren anzugeben, das innerhalb weniger Minuten eine genauere Quantifizierung, beispielsweise in 10%-Stufen der Nennkapazität erlaubt. Ferner soll es mit dem Verfahren möglich sein, einen alterungsbedingten Kapazitäts­ verlust eines Akkus zu erkennen, sowie den Ladevorgang hinsicht­ lich Akkuschonung und Wirtschaftlichkeit optimal durchzuführen.

Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung durch die im Haupt­ anspruch angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gegenstan­ des der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, durch ein kom­ biniertes Kapazitätsbestimmungs- und Ladeverfahren für NiCd- Akkuzellen, derartige Akkus optimal zu nutzen und zu warten. Infolge einer präzisen Kapazitätsbestimmung während eines Lade­ vorgangs, der zu bestimmten Zeitpunkten zum Zwecke der Be­ stimmung der jeweils eingelagerten Ladungsmenge unterbrochen wird, kann ein Akku bis zum Erreichen seiner Akkumulierfähig­ keitsgrenze aufgeladen und dann sofort abgeschaltet oder der Ladevorgang auch bei Erreichen eines vorgebbaren Wertes beendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines kombinierten Prüf- und Ladegerätes, das nach dem Verfahren gemäß der vor­ liegenden Erfindung betreibbar ist,

Fig. 2 ein Funktionsdiagramm für die Darstellung dreier Betriebsarten,

Fig. 3 ein Kurvendiagramm zur Darstellung der Belastungs­ empfindlichkeit einer NiCd-Akkuzelle und

Fig. 4 ein Kurvendiagramm, das die Zellenspannung eines Akkus in Abhängigkeit seiner in ihm gespeicherten Ladungsmenge zeigt.

Das in Fig. 1 dargestellte kombinierte Prüf-Ladegerät für Akkumulatoren, vorzugsweise NiCd-Akkumulatoren gestattet an den Akkumulatoren sowohl eine Kapazitätsmessung als auch eine schonende und ökonomische Aufladung vorzunehmen. Dieses Gerät besteht aus einzelnen Funktionsmodulen (2 bis 5 und 15), die über Verbindungsleitungen und -elemente (6 bis 14, 16) zu­ sammengeschaltet sind. Der Prüfling (1), vorzugsweise ein NiCd- Akkumulator, der an das Gerät angeschlossen werden kann, ist mit einer Spannungsmeßeinrichtung (2) und einem Steuerwerk (4) direkt und mit einer Ladeschaltung (5) über einen Schalter (6) und mit einer Entladeschaltung (3) über einen Schalter (7) ver­ bunden.

Das Steuerwerk (4), vorzugsweise ein Mikroprozessor oder Mikro­ rechner ist über Datenleitungen (10) mit der Spannungsmeßein­ richtung (2), mit Datenleitungen (11) mit dem Prüfling und mit Datenleitungen (14) mit dem Eingabeteil der Eingabe- und An­ zeigevorrichtung (15) verbunden. Vom Steuerwerk (4) gehen auch Steuerleitungen aus, und zwar Steuerleitungen (8) zur Einstel­ lung der Entladeschaltung (3), Steuerleitungen (9) zur Steue­ rung der Ladeschaltung (5), eine Steuerleitung (12) zur Steue­ rung des Schalters (6) und eine Steuerleitung (13) zur Steue­ rung des Schalters (7) sowie Steuerleitungen (14) zur Steuerung des Anzeigeteils der Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) und eine Steuerleitung (16) zur Steuerung der Spannungsmeßeinrich­ tung (2) .

Durch die Kombination von Prüf- und Ladegerät sind mehrere Be­ triebsarten möglich, die über den Eingabeteil der Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) eingestellt werden können. Diese Be­ triebsarten sind beispielsweise in Fig. 2 dargestellt.

Da ist einmal der reine Meßbetrieb (a), in welchem die Kapa­ zität des angeschlossenen Prüflings gemessen und anschließend angezeigt wird.

In dieser Betriebsart wird die Ladeschaltung (5) und der Schal­ ter (6) nicht benötigt. Wird ein Prüfling (1) eingesteckt und von dem Steuerwerk (4) über eine Datenleitung (11), die ent­ weder den Temperaturfühler, die Akkuspannung oder beides fest­ stellt, erkannt, dann beginnt eine Spannungsmessung durch die Spannungsmeßeinrichtung (2). Die Meßwerte werden laufend an das Steuerwerk (4) übergeben. Sind diese Meßwerte bereits digitali­ siert, dann können sie vom Steuerwerk (4) direkt verarbeitet werden. Erreichen sie das Steuerwerk (4) in analoger Form, dann müssen sie im Steuerwerk selbst oder einem vorgeschalteten Analog-Digitalwandler noch digitalisiert werden. Entsprechend dem gemessenen Spannungsverlauf, Spannung steigend, fallend oder gleichbleibend, ermittelt der Mikrorechner im Steuerwerk, mit welchem Belastungsstrom (hoher/kleiner Laststrom) der Prüf­ ling (1) entladen werden soll. Die Entscheidungskriterien über die Höhe des Laststromes werden im Zusammenhang mit der Erläu­ terung des Steuerwerks (4) noch näher beschrieben. Durch die mittels der Entladeschaltung (3) über den Schalter (7) an dem Prüfling (1) angelegte Belastung (Belastungs- oder Entlade­ strom) ergibt sich ein der Kapazität des Akkus entsprechender Spannungsverlauf mit negativem Spannungsgradienten. Die Be­ wertung der Gradienten erfolgt nach einer bestimmen Vorschrift, die ebenfalls im Zusammenhang mit der Erläuterung des Steuer­ werkes (4) näher beschrieben wird.

Während des Kapazitätstests, der wenige Minuten benötigt, wird der Benutzer hierüber vom Steuerwerk (4) mittels einer Meldung hierüber informiert, die über den Anzeigeteil der Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15), beispielsweise als "Messung läuft", ausgegeben. Die Meldung kann sowohl statisch als auch dynamisch (blinken) mit z. B. stetig sich ändernder Blinkfrequenz ent­ sprechend dem Fortgang der Messung dargestellt werden.

Nach Beendigung des Kapazitätstest wird als Ergebnis der Messung die im Prüfling vorhandene Ladungsmenge über den An­ zeigeteil der Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) ausgegeben. Fig. 2a zeigt, daß nach der Kapazitätsbestimmung (KAP-B) nun noch die Anzeige (ANZ) der verfügbaren Ladungsmenge folgt. Damit ist die Funktion "Meßbetrieb" abgeschlossen.

Der Ladebetrieb besteht, wie Fig. 2b zeigt, ausschließlich aus der Lade- (LAD) und Anzeigefunktion (ANZ). Im reinen Ladebe­ trieb wird nur die Ladeschaltung (5), das Steuerwerk (4), der Schalter (6) und die Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) benötigt. Der Ladebetrieb kann hierbei je nach Zellentyp des Akkumulators (A) oder vorhandenem Temperaturfühler (T) unter­ teilt werden in Schnelladen, beispielsweise eine Stunde, beschleunigtes Laden, beispielsweise drei Stunden und Erhal­ tungsladen ohne zeitliche Begrenzung. Der Ladebetrieb ist an sich in vielen Variationen bekannt, so daß hier auf diese Betriebsart nicht näher eingegangen werden muß.

Der Meß- und Ladebetrieb läßt, wie Fig. 2 zeigt, zwei Varianten (C1 und C2) zu, wobei in der ersten Variante (C1) eine Ladung durchgeführt wird, die zu bestimmten Zeiten zum Zwecke einer Kapazitätsbestimmung (KAP-B) unterbrochen und beendet wird, wenn keine Zunahme der gespeicherten Ladungsmenge mehr fest­ stellbar ist. Mit dieser Betriebsart wird der Prüfling bis zu seiner effektiven Maximalkapazität aufgeladen, die dann ange­ zeigt wird.

Diese Maximalkapazität wird nur bei einem neuen oder unbeschä­ digten Akkumulator seiner Nennkapazität entsprechen. Ansonsten hängt die Maximalkapazität des Prüflings von seiner "Lebens­ geschichte" ab.

In der Betriebsartenvariante (c2) wird über den Eingabeteil der Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) eine gewünschte Ladungs­ menge eingegeben (KAP-E) und der Ladevorgang (LAD) gestartet, der ebenfalls zu bestimmten Zeiten jeweils zur Kapazitäts­ bestimmung (KAP-B) unterbrochen wird, wobei jeweils ein Ver­ gleich dieses Wertes mit dem voreingestellten Wert der Ladungs­ menge durchgeführt wird. Wenn beide Werte übereinstimmen, dann wird der Ladungsvorgang beendet.

Diese Betriebsartenvariante (c2), die für den eiligen Anwender gedacht ist, erlaubt die teilweise Ladung auf einen vorein­ stellbaren Wert, beispielsweise auf 50% der Nennkapazität. Das Steuerwerk (4) führt hierbei eine Bestimmung der im Akku vor­ handenen Ladungsmenge durch. Aus der Differenz der eingegebenen zur vorhandenen Ladungsmenge kann ferner die voraussichtliche Ladezeit errechnet und auf dem Anzeigeteil der Eingabe- und An­ zeigevorrichtung (15) dargestellt werden (ANZ).

Falls nun der vorgewählte Ladungsanteil über der Akkumulier­ fähigkeitsgrenze liegt, was erst beim Laden des Akkus erkannt werden kann, wird eine entsprechende Meldung an die Eingabe­ und Anzeigevorrichtung (15) ausgegeben. In einem solchen Fall würde die Ladung gemä8 der Betriebsartenvariante (c1) beendet werden.

Ladegeräte sind üblicherweise so an die Prüflinge (1) angepaßt, daß ein größeres Ladeangebot zur Verfügung steht, als es der Nennkapazität des Prüflings entsprechen würde. Das Ladungs­ angebot soll aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht beliebig größer sein, sondern gerade so viel, wie es unter Berücksich­ tigung des Ladewirkungsgrades erforderlich ist.

Bei zunehmender Alterung des Akkumulators nimmt dessen akku­ mulierfähige Ladungsmenge ab, d. h. daß das Ladegerät dem an­ geschlossenen Prüfling im Laufe seiner Alterung immer mehr für die Energiespeicherung unverwertbare Energie zuführt, die zu einer unnötigen Erwärmung des Akkus und letztlich zu einem noch schnelleren Altern des Akkus führt.

Durch die Kapazitätsbestimmung ist das Steuerwerk (4) jedoch in der Lage zu erkennen, ob beim Laden eine Steigerung der einge­ ladenen Kapazitätsmenge erfolgt. Wie bereits erwähnt wurde, unterbricht das Steuerwerk die definierte Ladung in entspre­ chenden Zeitabschnitten (festgelegte Ladungsintegralabschnitte) und führt eine Kapazitätsbestimmung durch. Wenn hierdurch festgestellt wird, daß durch die Ladung die Ladungsmenge im Akkumulator nicht mehr ansteigt, dann ist das Ende seiner Akkumulierfähigkeit erreicht. Der Ladevorgang wird dann auto­ matisch beendet. Das Ladungsende sowie die Ladbarkeitsgrenze wird durch die Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) entspre­ chend angezeigt.

Es sind insbesondere diese beiden zuletzt genannten Betriebs­ artsvarianten (c1/c2), die eine besonders wirtschaftliche und umweltschonende Ladung von NiCd-Akkumulatoren ermöglichen.

Als Prüflinge kommen vorzugsweise alle NiCd-Akkus in Frage, von der Einzelzelle bis zum Zellenverbund mit mehreren Zellen, bei­ spielsweise 10. Eine grundsätzliche Beschränkung der Zellenzahl ist vom vorgeschlagenen Verfahren her nicht gegeben, jedoch werden die Anforderungen an das Auflösungsvermögen und den Meß­ bereich der Spannungsmeßeinrichtung (2) bei einer größeren Zellenzahl entsprechend höher.

Handelt es sich um schnelladefähige Zellen, dann muß für den Schnelladebetrieb von einer Stunde ein Temperaturfühler ein­ gebaut sein. Da das Verhalten der unterschiedlichen Zelltypen unterschiedlich ist, muß dem Steuerwerk (4), beispielsweise über die Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) mitgeteilt werden, welcher Zellentyp (auch Hersteller) und welche Zellen­ zahl an das Gerät angeschlossen werden, damit die dem ange­ schlossenen Prüfling entsprechende Auswertemethode selektiert werden kann.

Wie bereits zuvor angedeutet wurde, ist das Auflösungsvermögen und der Meßbereich der Spannungsmeßeinrichtung (2) von gewisser Bedeutung, wenn es darum geht, Akkupacks zu verwenden, die mehr als 10 Zellen beinhalten. Bei einem Meßbereich der Spannungs­ meßeinrichtung von 15 Volt und einer digitalen Codierung der Meßwerte mit 12 Bit, ergibt sich eine Auflösung von 3,7 Milli­ volt. Der Betrieb der Spannungsmeßeinrichtung (2) wird vom Steuerwerk (4) über eine Steuerverbindung (16) derart ge­ steuert, daß sie, wenn sie zur Kapazitätsbestimmung Spannungs­ meßdaten benötigt, diese anfordert und über die Datenleitung (10) übernimmt. Spannungen und Spannungsverläufe bei Ladung und Entladung können somit gemessen und beobachtet werden.

Die Entladeschaltung (3), welche die Entlade- oder Belastungs­ widerstände an den Prüfling anlegt, ist als eine an sich be­ kannte geregelte Stromsenke ausgelegt, die entsprechend einem vorgewählten Sollwert des Stromes einen Laststrom einprägt. Die Belastung kann dabei stufenweise so erfolgen, daß Lastströme von 1C bis 10C und mehr fließen, die den Prüfling entspre­ chend schnell entladen (1C ist dabei der Entladestrom, der bei der Nennkapazität des Akkus diesen in einer Stunde entlädt).

Die jeweils erforderliche Belastung des Prüflings durch die Entladeschaltung (3) wird vom Steuerwerk (4) über Steuer­ leitungen (8) eingestellt, wobei bei einer Codierung des Steuersignals mittels 8 Bit eine Auflösung von 256 Stufen erreicht wird. Bei einer Maximalbelastung entsprechend 10C ergeben sich Belastungsstufen entsprechend etwa 0,04C.

Um eine Beeinflussung der Spannungsmessung in der Spannungs­ meßeinrichtung (2) durch Leckströme oder parasitäre Ströme infolge von Isolationsmängeln wird die Entladeschaltung über den Schalter (7), gesteuert vom Steuerwerk, über die Steuer­ leitung (13) von der Spannungsmeßeinrichtung (12) für die Dauer der Messung abgetrennt.

Dem Steuerwerk (4) fallen also wichtige Aufgaben zu, die im folgenden eingehender erläutert werden. Seine Arbeit beginnt damit, daß entsprechend der über die Eingabe- und Anzeigevor­ richtung (15) ausgewählten Betriebsart der zeitliche Ablauf von Steuer-, Datenübernahme- und Rechenfolgen festgelegt wird, um zu der gewünschten Kapazitätsbestimmung und/oder dem ge­ wünschten Ladebetrieb zu kommen. Für eine Kapazitätsbestimmung (Bestimmung der eingelagerten Ladungsmenge) wird am Prüfling zunächst zweimal die Leerlaufspannung (U0) gemessen. Wird bei der zweiten Messung festgestellt, daß die Spannung gegenüber der ersten Messung angestiegen ist, so muß daraus geschlossen werden, daß der Akku vorher belastet wurde. In diesem Falle ist es erforderlich, durch weitere Messungen festzustellen, wann sich der Akku beruhigt hat und die Leerläufspannung (U0) konstant bleibt. Nur bei einer konstanten Leerlaufspannung ist es möglich, zuverlässige Kapazitätsbestimmungen durchzuführen.

Wird dagegen bei der zweiten Messung festgestellt, daß die Leerlaufspannung zurückgegangen ist, so ist daraus zu schließen, daß der Akku vorher geladen wurde. In diesem Fall wird der Akku kurz belastet, wodurch sich die Ladespannung abbaut, und es wird durch anschließende Messungen der Leerlauf­ spannung festgestellt, ob diese sich nicht mehr ändert, also ebenfalls konstant ist.

Sobald dieser Zustand erreicht ist, wird mit der Reaktions­ messung des Prüflings begonnen. Dabei wird er beispielsweise mit etwa 10C belastet, gegen die etwaige Störgrößen vernach­ lässigbar klein sind. Ausgewertet wird der Spannungseinbruch pro Zelle, dessen empirischer Zusammenhang aus Fig. 3 hervor­ geht. In dieser Fig. ist längs der y-Achse die Empfindlichkeit einer Zelle bei Belastung dargestellt, die beispielsweise als das Verhältnis ihres Spannungseinbruchs (ΔU) zur Leerlauf­ spannung (U0) definiert sein kann. Längs der x-Achse ist die Ladungsmenge in Prozenten der Nennkapazität aufgetragen.

Es ist zu erkennen, daß leere Zellen, d. h. Zellen mit einer Restkapazität unterhalb von 20% ihrer Nennkapazität, bei einer Belastung mit 10C starke Spannungseinbrüche erfahren. Die Empfindlichkeit gegen Spannungseinbrüche ist auch bei vollen Zellen, d.h. solchen Zellen, deren gespeicherte Ladungsmenge deutlich mehr als 70% der Nennkapazität beträgt, relativ hoch. Eine brauchbare Auswertung würde daher der Bereich zwischen 20 und 70% der Nennkapazität erlauben. Andererseits ist es aber gerade dieser Bereich, in dem sich durch eine reine Spannungs­ messung keine praktisch sinnvolle Aussage machen läßt, wie das Spannungs-/Belastungsdiagramm in Fig. 4 deutlich erkennen läßt.

Es wird deshalb ein anderes Kapazitätsbestimmungsverfahren angewendet, bei dem das Reaktionsverhalten des Prüflings anhand von fünf schnellen aufeinanderfolgenden Belastungen ausgewertet wird. Die Bestimmung der vorläufigen Ladungsmenge (Qi) wird gemäß der nachfolgenden Gleichung (1) bestimmt:

hierin bedeuten: n die Zellenzahl; T_T die Temperatur des Prüf­ lings in °K; T_N die Nenntemperatur in °K (298°C);

U0 die Zellen-Leerlaufspannung, U die Zellen- (-Klemmen) Spannung bei der jeweiligen Belastung, K1 bis K3 Konstanten für eine mögliche Schaltkreisrealisierung, wobei beispielsweise für die Werte der Konstanten folgende Auswahl getroffen wurde:
K1=32 mAh/V;
K2= 1,1V²;
K3=32 mAh.
Die Zahlenwerte gelten für einen 100 mAh Akku mit 9,6 V.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß in Gleichung (1) nur solche Werte eingesetzt werden dürfen, die auch physikalisch sinnvoll sind, beispielsweise kann die Zellen­ spannung unter Belastung (U) nicht gleich oder größer sein als die Leerlaufspannung (U0).

Zur Bestimmung der endgültigen Kapazität (QE) wird über fünf vorläufige Kapazitätsbestimmungen (Qi) der Mittelwert gebildet und mit der Zellenspannung (U) multizipliziert:

Dieser Wert sei mit "erste Auswertung (QM1)" bezeichnet. An­ schließend wird der Akkuzelle des Prüflings eine bestimmte Ladungsmenge (Q*), beispielsweise 1 mAh bei 1C entnommen:

QM*=QM-Q* (3)

Aus den zuvor erläuterten Gründen wird die Reaktion des Akkus erst nachdem er sich wieder erholt hat, erneut getestet. Dabei erwartet man einen um die entnommene Ladungsmenge (Q*) geringeren Betrag der Ladungsmenge (QM). Auch dieses Verfahren wird fünfmal wiederholt, um die endügltige Kapazität einer Prüflingszelle zu bestimmen:

Mit dieser Methode wird sichergestellt, daß sich aus dem Alterungs- und Erinnerungseffekt ergebende akkuspezifische Fehler ausgeglichen werden. Da bei einer Kapazitätsbestimmung etwa 5 mAh entnommen werden, müßte sich als Differenz der ersten und der letzten Auswertung QM*(1)-QM(5) ebenfalls 5 mAh ergeben.

Ergibt sich jedoch eine höhere Differenz, so wurde auch während der gesamten Messung eine erhöhte Ladungsmenge bestimmt. Der Bruch in Gleichung (4) kompensiert diesen Fehler. Um ferner die Spannungsabhängigkeit einer Zelle zu erfassen, wird die Ladungsmenge mit (U-UN)² multipliziert (UN gibt die Nenn­ spannung einer Zelle an, die bei NiCd mit 1,2 V angegeben wird).

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung der Kapazität eines elek­ trischen Akkumulators und zur Ladung desselben, mit einer Lade­ schaltung, einer Entladeschaltung, einer Spannungsmeßeinrich­ tung, einem Steuerwerk sowie einer Eingabe- und Anzeigevor­ richtung, dadurch gekennzeichnet, daß wählbar in einer ersten Betriebsart a) (Meßbetrieb) die Ladungsmenge eines anschließ­ baren Akkumulators (A) bestimm- und anzeigbar ist, daß in einer zweiten Betriebsart b) (Ladebetrieb) der angeschlossene Akku­ mulator aufladbar und seine gespeicherte Ladungsmenge anzeigbar ist und daß schließlich in einer dritten Betriebsart c) (Meß- und Ladebetrieb) der angeschlossene Akkumulator aufladbar ist, und zwar c1) bis zum Erreichen seiner zuvor bestimmten Akkumulierfähigkeitsgrenze, die anzeigbar ist, oder c2) einer vorwählbaren Ladungsmenge, die ebenfalls anzeigbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Betriebsart a) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

• d1) - das Steuerwerk (4) prüft, ob ein Prüfing (1) angeschlossen ist;
• d2) - die Ladeschaltung (5) wird vom Prüfling abgetrennt:
• d3) - es wird mit der Spannungsmeßeinrichtung (2) laufend eine Messung der Leerlaufspannung (U0) der Zelle zu bestimmten Zeitpunkten durchgeführt;
• d4) - das Steuerwerk bestimmt die Zeitpunkte und über­ nimmt die Meßwerte von der Spannungsmeßeinrich­ tung;
• d5) - es wird die Tendenz der Spannungsverläufe (steigend, fallend oder gleichbleibend) von dem Steuerwerk an Hand der Messwerte festgestellt;
• d6,1) - steigt die Leerlaufspannung an, wird nach defi­ nierten Wartezeiten die Messung solange wieder­ holt, bis die Leerlaufspannung konstant bleibt;
• d6.2) - fällt die Leerlaufspannung ab, wird zu definier­ ten Zeitpunkten der Prüfling belastet (mit xC), danach die Leerlaufspannung gemessen und dieses so oft wiederholt, bis die Leerlaufspannung konstant bleibt (x vorzugsweise=1);
• d7) - nun wird eine Reaktionsmessung zur Feststellung des Spannungseinbruchs je Zelle bei hohem Ent­ ladestrom (mindestens 10C) durchgeführt;
• d7.1) - hierzu werden in rascher Folge n Messungen mit Belastung durchgeführt (n vorzugsweise=5);
• d7.2) - es wird jeweils die Ladungsmenge bestimmt: wobei K1 bis K3 Konstanten (für eine Schalt­ kreisrealisierung) sind, die mit K1=32 mAh, K2=1,1 V² und K3=32 mAh vorzugsweise gewählt sind und wobei im Zähler die Akkuspannung auf die Spannung einer Zelle normiert (Akku­ spannung/Zellenzahl) und im Nenner die Akku­ spannung direkt eingesetzt ist;
• d7.3) - danach wird über die n Ladungsmengen (Qi) der Mittelwert gebildet und dieser mit der Zellen­ spannung (U) multipliziert:
• d7.4) - anschließend wird eine bestimmte Ladungsmenge (Q) dem Prüfling entnommen: QM*=QM-Q*, (3)mit Q* vorzugsweise = 1 mAh bei 1C;
• d8) - nachdem sich die Zellenspannung beruhigt hat, wird erneut eine Reaktionsmessung nach den Schritten d7) bis d7.4) durchgeführt;
• d9) - Schritt d8) wird m -mal wiederholt, und die ermittelten Werte werden gespeichert (m vorzugs­ weise=5);
• d10) - schließlich wird die fehlerkompensierte Ladungs­ menge bestimmt mit:
• d11) - dieser Wert wird zur Eingabe- und Anzeigevor­ richtung (15) übertragen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ chnet, daß zur Durchführung der Betriebsart b) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

• e1) - der an die Ladeschaltung (5) angeschlossene Prüfling (1) wird zu bestimmten Zeitpunkten, die automatisch durch das Steuerwerk (4) oder an der Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) manuell einstellbar sind, zur Bestimmung und Anzeige der eingespeicherten Ladungsmenge (Qk) von der Ladeschaltung abgetrennt;
• e2) - danach wird die jeweils eingelagerte Ladungs­ menge gemäß der Verfahrensschritte d1) bis d11) (Anspruch 2) bestimmt und angezeigt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Betriebsart c1) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

• f1) - es werden nacheinander die Verfahrensschritte e1) und e2) (Anspruch 3) durchgeführt;
• f2) - der jeweils vorletzte Ladungsmengenwert wird gespeichert und mit dem zuletzt bestimmten ver­ glichen;
• f3) - wenn sich keine Änderung mehr ergibt, wird der Ladevorgang beendet und der Endwert, der der Akkumulierfähigkeitsgrenze des Akkus ent­ spricht, angezeigt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Betriebsart c2) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

• g1) - es wird über die Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) der gewünschte Ladungsmengenwert eingegeben und gespeichert;
• g2) - danach wird Verfahrensschritt f1) (Anspruch 4) ausgeführt;
• g3) - der jeweils zuletzt bestimmte Ladungsmengenwert wird gespeichert und mit dem gewünschten Ladungsmengenwert verglichen;
• g4) - bei Übereinstimmung beider Werte wird der Lade­ vorgang beendet und dieses zusammen mit dem gewünschten Wert angezeigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ferner:

• h1) - vom Steuerwerk (4) eine Hochrechnung durchge­ führt wird, welche die voraussichtliche Zeit­ dauer bis zum Erreichen der gewünschten Ladungs­ menge ermittelt und
• h2) - diese durch die Eingabe- und Anzeigevorrichtung (15) angezeigt wird.