DE4429853C1 - Batterieladegerät für eine mehrzellige Batterie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Batterieladegerät für eine mehrzel­ lige Batterie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Batterietypen, die aus einem oder mehreren gleichartigen, par­ allelgeschalteten Batteriezweigen aufgebaut sind, in denen je­ weils eine oder mehrere Untereinheiten hintereinandergeschaltet sind, die aus jeweils einer oder mehreren, parallelgeschalte­ ten, hochohmig ausfallenden Batteriezellen bestehen, sind bei­ spielsweise als Traktionsbatterien in Elektrofahrzeügen im Ein­ satz. Um möglichst geringe ohmsche Verluste zu haben, ist an sich eine Reihenschaltung der einzelnen Batteriezellen zur Er­ zielung einer hohen Batteriespannung anstrebenswert, eine reine Serienschaltung ist bei diesem Batterietyp mit hochohmig aus­ fallenden Zellen jedoch ungünstig, da bereits eine einzige aus­ fallende Zelle zum Ausfall der gesamten Batterie führen würde. Deshalb wird in der Praxis bei diesen Typen eine Batteriestruk­ tur gewählt, bei der die einzelnen Zellen wenigstens teilweise parallelgeschaltet sind.

Bekanntermaßen ist die Lebensdauer der einzelnen Batteriezellen sehr unterschiedlich. Zwar sollte eine solche Batterie eines Elektrofahrzeuges bei Ausfall mehrerer Zellen möglichst unver­ züglich zur Reparatur gebracht werden, wichtig ist aber den­ noch, daß das Fahrzeug zunächst fahrbereit bleibt, um eine be­ gonnene Fahrt fortsetzen und aus eigener Kraft einen Repara­ turort anfahren zu können. Dabei bedingt die Auslegung des Fahrzeugantriebs, daß die Batterie auch bei einem solchen Aus­ fall mehrerer Zellen wenigstens noch einige Ladungsvorgänge überstehen sollte, ohne daß die noch intakten Zellen beschädigt werden. Es besteht daher Bedarf an einem Ladegerät für solche Batterietypen, das bei Ausfall einzelner Zellen die übrigen vor Überladung schützt.

In der Patentschrift DE 34 38 783 C1 wird ein gattungsgemäßes Ladegerät mit einer Überwachungseinrichtung für eine Batterie bestehend aus wenigstens zwei parallelen Batteriezweigen, die jeweils Serienschaltungen aus wenigstens zwei Einzelzellen ent­ halten, beschrieben, wobei unter anderem das Ausfallen einzel­ ner Batteriezellen überwacht wird. Diese Überwachung erfolgt durch symmetrisches Abgreifen von Spannungswerten in den paral­ lelgeschalteten Batteriezweigen über jeweilige Mittelabgriffe und Auswertung in einer Schaltungsanordnung zur Differenzspan­ nungsmessung. Eine Abweichung der Differenzspannungen vom Null­ wert wird als Batteriedefekt interpretiert und unter anderem zur Abgabe entsprechender optischer oder akustischer Warnsigna­ le oder zur Erzeugung eines Steuersignals zwecks Senkung der an die Batterie angeschlossenen Last- oder Ladeleistung verwendet. Diese Überwachungsschaltung ist auf Batterietypen beschränkt, in denen die einzelnen parallelen Batteriezweige aus reinen Se­ rienschaltungen von Einzelzellen bestehen. Zudem werden symme­ trische Zellenausfälle, bei denen die Differenzspannung auf dem Nullwert bleibt, nicht erkannt. Eine ähnliche, auf denselben Batterietyp beschränkte Überwachungseinrichtung, bei der die Spannungsdifferenz zwischen parallelen Zweigen überwacht und bei über einem vorgegebenen Grenzwert liegender Abweichung ein Fehlersignal generiert wird, ist in der Offenlegungsschrift WO 90/10334 angegeben.

In der Patentschrift US 5.206.578 wird eine Überwachungsein­ richtung für eine aus einer reinen Serienschaltung von Einzel­ zellen, die ggf. zu Einzelmodulen gruppiert sein können, beste­ hende Batterie beschrieben. Unter anderem wird dort angegeben, den Batterieladestrom in Abhängigkeit der über die gesamte Bat­ terie gemittelten Leerlaufspannung einzustellen. Des weiteren wird dort eine Spannungsüberwachung von Einzelmodulen in Multi­ plextechnik beschrieben, welche unter anderem dazu benützt wird, den Ladestrom der Batterie so einzustellen, daß er sich nach demjenigen Modul bzw. derjenigen Batteriezelle richtet, welche die geringste Ladungsaufnahmerate besitzt, um auf diese Weise eine Batterieschädigung zu verhindern.

Aus der Offenlegungsschrift DE 43 27 996 A1 ist es bekannt, den Zustand einer Batterie, welche wenigstens einen Strang von in Reihe geschalteten nachladbaren Batteriezellen aufweist, mit­ tels Impedanzmessung zu überprüfen. Dabei wird der von einem Ladegerät erzeugte Ladestrom zu Meßzwecken nur einem Teil eines der Stränge zu einem bestimmten Zeitpunkt aufgeprägt und die Batteriezellenspannung lediglich innerhalb dieses Strangteils gemessen.

In der Offenlegungsschrift EP 0 290 396 A1 ist eine Stromver­ sorgungsanordnung beschrieben, bei der ein Akkumulator untrenn­ bar in einem Gehäuse mit einer Lade- und Überwachungseinheit verbunden ist, um die Betriebsgeschichte des Akkumulators bei­ spielsweise zur Prüfung von Gewährleistungsansprüchen ermitteln zu können. Die Lade- und Überwachungseinheit umfaßt hierbei entfernbare und/oder extern auslesbare Speicherorgane für die elektrische und/oder Umgebungsgrößen-Zeitgeschichte des Akkumu­ lators.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Ladegerätes der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem eine aus hochohmig ausfallenden Einzelzellen aufgebaute Batte­ rie auch bei Ausfall einiger Zellen überladungsgeschützt auf­ ladbar ist und das sich insbesondere auch für Batterietypen eignet, bei denen die in parallelen Zweigen hintereinanderge­ schalteten Untereinheiten aus mehreren parallelgeschalteten Einzelzellen bestehen.

Dieses Problem wird durch ein Ladegerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Ausfallerkennungseinheit über­ wacht die Batterie auf Zellenausfälle in schaltungstechnisch günstiger Weise gerade insoweit, wie dies zur überladungs­ geschützten Ladestromeinstellung erforderlich ist. Insbeson­ dere wird zunächst geprüft, wieviele der parallelgeschalteten Batteriezweige vollständig ausgefallen sind, wozu lediglich auf die Endanschlüsse der jeweiligen Zweige zugegriffen zu werden braucht, um z. B. eine Innenwiderstandsmessung durchzu­ führen. Eine überflüssige, eingehendere Analyse eines derar­ tigen, vollständig ausgefallenen Zweiges kann entfallen. Nur in den wenigstens noch teilweise intakten Batteriezweigen werden nun die jeweiligen Untereinheiten auf die Anzahl je­ weils ausgefallener Zellen geprüft. Da die Untereinheiten je­ weils aus einer oder mehreren parallelgeschalteten Einzelzel­ len bestehen, genügt auch für diese Erfassung der Zugriff auf die äußeren Anschlüsse jeder Untereinheit, ohne daß die Zel­ len im einzelnen geprüft werden müssen, da das Strom- /Spannungsverhalten dieser Untereinheiten in eindeutiger Wei­ se von der Anzahl intakter Einzelzellen abhängig ist. Die an die Ausfallerkennungseinheit angeschlossene Ladestromsteuer­ einheit steuert den Ladestrom in Abhängigkeit nicht nur von der Anzahl der von der Ausfallerkennungseinheit festgestell­ ten vollständig ausgefallenen Batteriezweige sondern auch von der Anzahl ausgefallener Zellen in derjenigen Untereinheit, welche von den nicht vollständig ausgefallenen Untereinheiten die meisten ausgefallenen Zellen aufweist. Mit diesen beiden Informationen ist es der Ladestromsteuereinheit möglich, den Ladestrom so einzustellen, daß sich durch den Aus­ fall eines Teils der Zellen der Ladestrom für die noch intakten Zellen nicht erhöht und dadurch eine Batterieschädigung zuver­ lässig vermieden wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 stellt eine schaltungstechnisch vorteilhafte Realisierung des Überwachungs­ vorgangs nach ausgefallenen Zellen dar. Für die Innenwider­ standsmessung einer jeden Untereinheit genügt der Zugriff auf deren äußere Anschlüsse, und der sich ergebende Widerstandswert ist ein eindeutiges Maß für die Anzahl defekter bzw. intakter Zellen der Untereinheit. Durch Vergleich der für die verschiede­ nen Untereinheiten erhaltenen Werte läßt sich die als intakte Referenz-Untereinheit fungierende Untereinheit mit den meisten intakten Zellen ebenso wie die am meisten geschädigte, noch nicht vollständig ausgefallene Untereinheit auffinden, und durch Verhältnisbildung des Widerstandswertes der meistgeschädigten, noch nicht vollständig ausgefallenen Untereinheit mit demjenigen der Referenz-Untereinheit kann der geeignete Ladestrom einge­ stellt werden, ohne daß dafür Absolutmessungen der Spannungs- oder Widerstandswerte erforderlich sind.

In Weiterbildung der Erfindung reduziert die Ladestromsteuerein­ heit gemäß Anspruch 3 den Ladestrom proportional zur Anzahl vollständig ausgefallener Batteriezweige sowie zur Höchstanzahl ausgefallener Zellen pro Untereinheit innerhalb der noch nicht vollständig ausgefallenen Untereinheiten. Dies stellt eine vor­ teilhafte Methode dar, sicherzustellen, daß der Ladestrom für die noch intakten Zellen mit zunehmendem Ausfall an Zellen nicht zunimmt.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 hat den Vor­ teil, daß die von der Ausfallerkennungseinheit im Laufe der Zeit von einer Batterie ermittelten Daten für Warnanzeigen oder zu Diagnosezwecken abrufbar sind.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnun­ gen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zei­ gen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Batterieladegerätes für eine Fahrzeugtraktionsbatterie,

Fig. 2 den schematischen Aufbau eines ersten, von dem Ladegerät nach Fig. 1 aufladbaren Batterietyps und

Fig. 3 den schematischen Aufbau eines zweiten, von dem Ladegerät nach Fig. 1 aufladbaren Batterietyps.

Das in Fig. 1 zum Laden einer Traktionsbatterie (1) eines Elek­ trofahrzeuges dienende Batterieladegerät umfaßt eine Ladeeinheit (2), eine Ladespannungs-/Ladestrom-Steuereinheit (3), eine Aus­ fallerkennungseinheit (4), eine Ladeendeerkennungseinheit (5), einen Datenspeicher (6) sowie eine Datenausgabeeinheit (7). Die Ladeeinheit (2), die eingangsseitig von einer Ladestation oder im Fall eines Elektrofahrzeuges mit Hybridantrieb von einem Ge­ nerator des Fahrzeuges mit elektrischer Energie versorgt wird, speist ausgangsseitig einen Ladestromkreis (8), in dem die Bat­ terie (1) und ein Betätigungsschalter (9) liegt. Die Ladeeinheit (2) wird über eine Steuerleitung (10) von der Spannungs-/Strom- Steuereinheit (3) zur Einstellung des geeigneten Ladestroms und der geeigneten Ladespannung gesteuert. Zur Vorgabe der jeweils geeigneten Werte von Ladespannung und Ladestrom ist der Steuer­ einheit (3) über eine Datenleitung (11) eine von der Ausfaller­ kennungseinheit (4) erzeugte Batteriezustandsinformation zuführ­ bar. Die Ausfallerkennungseinheit (4) gewinnt diese Information über einen Abtastleitungssatz (12), über den sie mit der Batte­ rie (1) verbunden ist. Die von der Ausfallerkennungseinheit (4) gewonnenen Batteriezustandsinforamtionen sind außerdem über eine Datenleitung (15) im Datenspeicher (6) ablegbar. über einen wei­ teren Abtastleitungssatz (13) ist die Ladeendeerkennungseinheit (5) mit der Batterie (1) verbunden, um das jeweilige Ladeende zu erkennen. Diese Ladeendeerkennung erfolgt mittels einer der her­ kömmlichen Methoden und Einrichtungen, z. B. über die Sensierung des Temperatur- oder Spannungsanstiegs bei konstantem Ladestrom, so daß hierauf und auf den herkömmlichen Aufbau der hierzu ver­ wendeten Erkennungseinheit (5) nicht näher eingegangen zu werden braucht. Bei erkanntem Ladeende gibt die Ladeendeerkennungsein­ heit (5) über eine Signalleitung (14) eine Ladeendeinformation an die Spannungs-/Strom-Steuereinheit (3), die daraufhin die La­ deeinheit (2) ab- oder in einen Ladungserhaltungsbetrieb um­ schaltet.

Über eine Ausleseleitung (16) sind die abgespeicherten Daten aus dem Datenspeicher (6) an der Datenausgabeeinheit (7) abrufbar, beispielsweise zum Betrieb einer Fahrerinformationseinrichtung oder zur Diagnose im Wartungsfall. über einen nicht näher ge­ zeigten Diagnosestecker können in letzterem Fall in einer Werk­ statt detailliert die bisher aufgelaufenen Batteriezustandsdaten abgefragt werden, aufgrund derer dann entschieden werden kann, ob die Batterie einwandfrei arbeitet, reparabel ist oder ausge­ tauscht werden muß. Weiterhin ist vorgesehen, daß die Datenaus­ gabeeinheit (7) bei kritischen Batteriezuständen, d. h. kriti­ schen Batteriezellenausfällen, selbsttätig aktiv wird und zuge­ hörige Warnanzeigen der Fahrerinformationseinrichtung aktiviert.

Die Ausfallerkennungseinheit (4) ist so strukturiert, daß sie über den eingehenden Abtastleitungssatz (12) bestimmte Arten von Ausfällen in der aus hochohmig ausfallenden Einzelzellen aufge­ bauten Batterie (1) zu erkennen vermag, die Änderungen des Lade­ stromes bedingen, wenn weitergehende Schädigungen verhindert werden sollen. Der für diese Überladungsschutzfunktion bei Zel­ lenausfällen in einer Traktionsbatterie mit hochohmig ausfallen­ den Einzelzellen von der Ausfallerkennungseinheit (4) bereitge­ stellte Erkennungsvorgang wird nachfolgend zunächst unter zu­ sätzlicher Bezugnahme auf Fig. 2 anhand des aus dieser Figur er­ sichtlichen Batterietyps beschrieben.

Die in Fig. 2 dargestellte Batterie enthält zwischen ihren Aus­ gangsklemmen (20, 21) einen einzelnen, strichpunktiert umrahmt symbolisierten Batteriezweig (22). Dieser Batteriezweig (22) be­ steht aus einer Hintereinanderschaltung einer Anzahl m von unter sich gleichen Untereinheiten (23₁, . . . , 23 _i, . . . , 23 _m), wobei m größer als 1 ist. Wie an der gestrichelt umrahmt markierten i­ ten Untereinheit (23 _i) veranschaulicht, besteht jede Unterein­ heit (23 _i; i=1, . . . ,m) ihrerseits aus einer Anzahl z von unter sich gleichen Einzelzellen (24₁, . . . , 24 _z), wobei z vorliegend beispielhaft den Wert sechs hat. Durch diesen Aufbau ist gewähr­ leistet, daß die Batterie selbst dann wenigstens eingeschränkt funktionsfähig bleibt, wenn fünf Einzelzellen hochohmig ausge­ fallen sind. Allgemein bleibt, selbst wenn eine Anzahl z oder etwas mehr Zellen statistisch ausfallen, die Wahrscheinlichkeit für einen totalen Batterieausfall zunächst sehr gering, wenn die Anzahl m hintereinandergeschalteter Untereinheiten (23 _i), die gleichzeitig die Batteriespannung bestimmt, in der Größenordnung der Zahl z oder darüber liegt.

Die Ausfallerkennungseinheit (4) nimmt zur Ausfallerkennung an diesem Batterietyp über den Abtastleitungssatz (12) Innenwider­ standsmessungen zunächst am Batteriezweig (22) insgesamt vor. Ein Ausfall desselben bedeutet den Ausfall der Batterie insge­ samt und ist durch vollständigen Ausfall aller Einzelzellen (24₁ bis 24₆) wenigstens einer Untereinheit (23 _i) verursacht. Ein Be­ trieb dieser Batterie ist dann nicht mehr möglich. Solange ein solcher Totalausfall der Batterie nicht vorliegt und folglich jede Untereinheit (23 _i) noch wenigstens eine intakte Einzelzelle (24 _j; j = 1, . . . , z) besitzt, prüft die Ausfallerkennungseinheit (4) weitergehend den Innenwiderstand jeder Untereinheit (23 _i). Zu diesem Zweck sind zugehörige Leitungen des Leitungssatzes (12) mit ihrem batterieseitigen Ende jeweils an die Außenan­ schlüsse einer jeden Untereinheit (23i) angeschlossen.

Die Innenwiderstandswerte der Untereinheiten (23i) lassen sich aufgrund ihres gleichen Aufbaus aus parallel geschalteten Ein­ zelzellen (24 _j) problemlos vergleichen, da mit jedem Ausfall ei­ ner weiteren Zelle einer Untereinheit deren Widerstandswert treppenförmig zunimmt. Durch Vergleich der erhaltenen m Wider­ standswerte ermittelt die Ausfallerkennungseinheit (4) dann zu­ nächst diejenige Untereinheit mit dem geringsten Innenwiderstand und interpretiert diese als intakte Referenz-Untereinheit. Des weiteren stellt sie die Untereinheit mit dem höchsten Innenwi­ derstand fest und wertet diese als diejenige mit der höchsten Anzahl a_z hochohmig ausgefallener Zellen. Mit diesen gewonnenen Batteriezustandsinformationen steuert die Ausfallerkennungsein­ heit (4) nun die Steuereinheit (3) zur Einstellung von Ladespan­ nung und -strom dahingehend an, daß der Ladestrom auf einen Wert eingestellt wird, der dem Maximalwert, der eingestellt ist, wenn keine einzige Batteriezelle ausgefallen ist, multipliziert mit dem Reduktionsfaktor 1-a_z/z entspricht. Dies stellt sicher, daß selbst in der Untereinheit mit den meisten geschädigten Einzel­ zellen der Ladestrom durch die noch intakten Zellen nicht höher ist als bei vollständig zellenausfallfreier Batterie. Die Batte­ rie ist damit auch bei hochohmigem Ausfall einer oder mehrerer der Batteriezellen zuverläßig gegen Überladung geschützt.

Ersichtlich ist die Ausfallerkennungseinheit (4) gerade so ein­ gerichtet, daß die zu diesem Zweck notwendigen Batteriezustands­ daten erfaßt werden, ohne daß redundante Dateninformation gene­ riert wird. Dabei erfordert die Ausfallerkennung bei diesem Bat­ terietyp lediglich den Zugriff auf die einzelnen Untereinheiten (23 _i), während ein getrennter Zugriff auf die Einzelzellen (24 _j) einer Untereinheit nicht erforderlich ist. Die Ausfaller­ kennung erfolgt zyklisch in vorgegebenen Zeitabständen, wobei die gewonnenen Daten jeweils in dem Speicher (6) abgelegt wer­ den. Gleichzeitig mit diesen wird jeweils eine Zeitinformation über die Zeit seit Batterieeinbau und/oder über die Betriebs­ stundendauer mit abgespeichert. Über die Datenausgabeeinheit (7) kann sich der Fahrer dann jederzeit über den Batteriezustand in­ formieren. Außerdem kann über den Diagnosestecker der Ausgabe­ einheit (7) der Batteriezustand in seinem gesamten zeitlichen Verlauf abgerufen werden, woraus wertvolle Informationen über den gegenwärtigen Batteriezustand ableitbar sind. Es versteht sich, daß die Ausfallerkennung alternativ auch kontinuierlich erfolgen kann.

Das Batterieladegerät gemäß Fig. 1 läßt sich auch zur Aufladung des in Fig. 3 dargestellten Batterietyps verwenden. Die in Fig. 3 dargestellte Batterie besteht aus einer Anzahl n von zwischen ihren Ausgangsklemmen (30, 31) parallel geschalteten Batterie­ zweigen (32₁, . . . , 32 _n), wobei in diesem Beispiel für n der Wert 5 gewählt ist. Wie bezüglich des strichpunktiert umrahmten n-ten Zweiges (32 _n) explizit angegeben, besteht jeder Batteriezweig (32₁ bis 32 _n) aus einer Hintereinanderschaltung einer Anzahl m von Untereinheiten (33₁, . . . , 33 _m) Dabei wird jede Unterein­ heit (33 _i; i = 1, . . . , m) durch eine einzelne Batteriezelle (34) repräsentiert. Wiederum bestimmt die Anzahl m an hinter­ einandergeschalteten Untereinheiten (33₁ bis 33 _m) innerhalb ei­ nes Zweiges (32₁ bis 32 _n) zusammen mit der Spannung einer Ein­ zelzelle die Batteriespannung. Bei der solchermaßen aufgebauten Batterie ist gewährleistet, daß sie wenigstens noch einge­ schränkt funktionsfähig bleibt, solange nicht mindestens eine Anzahl n an einzelnen Zellen ausgefallen sind. Die Batterie­ struktur hat zur Folge, daß mit dem Ausfall einer Zelle als ei­ ner Untereinheit jeweils der zugehörige Batteriezweig hochohmig ausfällt.

Zur Ausfallerkennung erfaßt die Ausfallerkennungseinheit (4) über entsprechende Anschlüsse des Leitungssatzes (12) den Innen­ widerstand eines jeden Batteriezweiges (32₁ bis 32 _n). Aufgrund der beschriebenen Batteriestruktur gibt es dabei unter der An­ nahme einer entweder voll funktionsfähigen oder vollständig hochohmig ausgefallenen Einzelzelle (34) lediglich die beiden Möglichkeiten eines vollständig intakten oder vollständig ausge­ fallenen Batteriezweiges. Die Ausfallerkennungseinheit (4) stellt über die Widerstandsmessungen fest, wie groß die Anzahl a_e ausgefallener Zweige ist. Daraufhin gibt die Ausfallerken­ nungseinheit (4) ein Signal an die Steuereinheit (3) zur Ein­ stellung von Ladespannung und -strom dahingehend, daß letztere einen Wert für den Ladestrom einstellt, der dem maximalen Wert bei zellenausfallfreier Batterie multipliziert mit dem Redukti­ onsfaktor 1-a_e/n entspricht, wobei a_e/n das Verhältnis der An­ zahl ausgefallener zur Gesamtanzahl von Batteriezweigen ist. Da­ mit ist gewährleistet, daß in jedem noch intakten Batteriezweig unabhängig von der Anzahl bereits ausgefallener Zweige stets etwa derselbe Ladestrom durch die hintereinandergeschalteten Einzelzellen fließt, so daß diese nicht durch den Ausfall ande­ rer Zellen überladen werden.

Ersichtlich benötigt die Ausfallerkennung bei diesem Batterietyp lediglich den Zugriff auf die äußeren Anschlüsse jedes Batterie­ zweiges (32₁ bis 32 _n), ohne daß eine Spannungsabtastung inner­ halb eines Zweiges benötigt wird. Da die Untereinheiten (33 _i) in diesem Fall lediglich aus einer einzelnen Zelle (34) bestehen, kann eine separate Überwachung derselben entfallen.

Aus der obigen Beschreibung zweier Einsatzmöglichkeiten des in Fig. 1 gezeigten Batterieladegerätes folgt, daß letzteres auch für eine Vielzahl weiterer Batterietypen, die aus hochohmig aus­ fallenden Zellen bestehen, einsetzbar ist. Die Struktur der mit einem solchen erfindungsgemäßen Ladegerät aufladbaren Batterien ist allgemein dadurch charakterisiert, daß sie eine beliebige Anzahl gleichartiger, zwischen die Batteriepole parallel ge­ schalteter Batteriezweige beinhaltet, die ihrerseits aus einer Serienschaltung von unter sich gleichartigen Untereinheiten auf­ gebaut sind, welche wiederum eine oder mehrere zueinander paral­ lel geschaltete Einzelzellen enthalten. Dabei wird zur Ausfall­ erkennung der Zustand jedes Batteriezweiges und innerhalb nicht vollständig ausgefallener Zweige der Zustand jeder Untereinheit detektiert, woraus eine Information zur Einstellung des Batte­ rieladestroms gewonnen werden kann, mit der eine Überladung der Batteriezellen verhindert wird. Ersichtlich sind die Fig. 2 und 3 Spezialfälle dieser allgemeinen Batteriestruktur, indem in Fig. 2 nur ein einzelner Batteriezweig und in Fig. 3 nur eine Einzelzelle als Untereinheit vorgesehen sind. Das Ladegerät ge­ mäß Fig. 1 ist seiner Art nach für jeden Batterietyp dieser all­ gemeinen Struktur geeignet, wobei lediglich der die Ausfaller­ kennungseinheit mit der Batterie, d. h. den Batteriezweigen und ggf. den Untereinheiten, verbindende Leitungssatz an den jewei­ ligen Anwendungsfall geeignet anzupassen ist. Wenn z. B. eine Batterie mit einer Anzahl n von parallelen Zweigen der Form gemäß Fig. 2 mit z Zellen pro Untereinheit aufgeladen wird, stellt das Ladegerät im Fall einer Anzahl a_e ausgefallener Zweige und einer Höchstanzahl a_z ausgefallener Einzelzellen pro Untereinheit innerhalb der nicht vollständig ausgefalle­ nen Zweige einen Ladestromwert ein, der dem Maximalwert bei zellenausfallfreier Batterie multipliziert mit dem Produkt (1-a_e/n) (1-a_z/z) entspricht.

Claims (4)

1. Batterieladegerät für eine mehrzellige Batterie, die aus ei­ nem oder mehreren gleichartigen, parallel geschalteten Batte­ riezweigen (22) aufgebaut ist, in denen jeweils eine oder meh­ rere Untereinheiten (23₁ . . . , 23 _m; m < 1) aus jeweils einer oder mehreren parallel geschalteten, hochohmig ausfallenden Batte­ riezellen (24₁ bis 24₆) hintereinandergeschaltet sind, mit ei­ ner Ausfallerkennungseinheit (4), welche die Anzahl ausgefalle­ ner Batteriezweige feststellt, und einer an die Ausfallerken­ nungseinheit angeschlossenen Ladestromsteuereinheit (3), die den Ladestrom in Abhängigkeit von der festgestellten Anzahl ausgefallener Batteriezweige einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfallerkennungseinheit (4) zusätzlich innerhalb der Un­ tereinheiten der nicht ausgefallenen Batteriezweige die höchste Anzahl ausgefallener Zellen pro Untereinheit feststellt, und die Ladestromsteuereinheit (3) den Ladestrom auch in Abhängig­ keit von der festgestellten Höchstanzahl ausgefallener Zellen pro Untereinheit innerhalb der Untereinheiten der nicht ausge­ fallenen Batteriezweige einstellt.

2. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Untereinheiten (23₁ bis 23 _m; m<1) je Batteriezweig (22) vorgesehen sind und die Ausfallerkennungseinheit (4) die Innen­ widerstände in den Untereinheiten der nicht ausgefallenen Bat­ teriezweige erfaßt und so die höchste Anzahl ausgefallener Zel­ len pro Untereinheit innerhalb dieser Untereinheiten fest­ stellt, wobei die Untereinheit mit dem geringsten Innenwider­ stand als intakte Referenz-Untereinheit fungiert.

3. Batterieladegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestromsteuereinheit (3) den Ladestrom proportional zur Anzahl vollständig ausgefallener Batteriezweige sowie zur Höchst­ anzahl ausgefallener Zellen pro Untereinheit innerhalb der nicht vollständig ausgefallenen Untereinheiten reduziert.

4. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Datenspeicher (6), in welchem die von der Ausfallerken­ nungseinheit (4) erzeugten Batteriezustandsdaten abspeicher­ bar sind, wobei dort abgespeicherte Daten über eine Datenaus­ gabeeinheit (7) zur Verwendung in anschließbaren Informati­ onsanzeige- und/oder Diagnoseeinheiten abrufbar sind.