DE69830888T2

DE69830888T2 - Verfahren zum temperaturabhängigen Laden einer Hilfsstromquelle welche einer Selbstentladung unterliegt

Info

Publication number: DE69830888T2
Application number: DE69830888T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yao; Hideki Kasahara; Tatsuhiko Suzuki; Motohide Masui; Hajime Konishi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: EP0921620A3; CN1219002A; DE69830888D1; CN1093326C; EP0921620B1; CN1245776C; EP0921620A2; CN1438728A; US6097176A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Hilfsstromquellen für Leitbeleuchtungen (Rollbahn-Leitbeleuchtungen), Notbeleuchtungen, Informationstelekommunikationssysteme und dergleichen, insbesondere ein Verfahren zum Laden und ein Verfahren zum Ermitteln eines Verschlechterungsgrads von Nickelmetallhydridakkumulatoren, die in Hilfsstromquellen zum Einsatz kommen.
Nickelmetallhydridakkumulatoren, die Wasserstoffspeicherlegierungen verwenden, welche in der Lage sind, Wasserstoff reversibel zu absorbieren und zu desorbieren, sind als Stromquellen für kabelgebundene Geräte verwendet worden, wie etwa Telekommunikationsgeräte, Computer, Videoaufzeichnungsgeräte und dergleichen, anstelle von Nickelkadmiumbatterien, weil sie abgedichtet werden können und eine höhere Energiedichte besitzen als die Nickelkadmiumakkumulatoren.
In den zurückliegenden Jahren hat sich ein Bedarf entwickelt zur Verwendung von Nickelmetallhydridakkumulatoren in Hilfsstromquellen für Leitbeleuchtungen, Notfallbeleuchtungen, Informationstelekommunikationssysteme und dergleichen, also auf Gebieten, auf denen die Nickelkadmiumakkumulatoren bislang eingesetzt wurden, um Geräte kleinerer Abmessungen zu konstruieren und schädlichen Einfluss auf die Umwelt zu reduzieren.
Da die Hilfsstromquellen üblicherweise als Ersatzstromquellen für Notfallzwecke vorgesehen sind, ist es erforderlich, dass sie konstant zufrieden stellende Entladungskapazitäten besit zen. Bislang gibt es jedoch kein Verfahren zum Laden der Nickelmetallhydridakkumulatoren, die für die Anwendung als Hilfsstromquelle geeignet sind. Sie wurden deshalb als Hilfsstromquellen nicht weit verbreitet abgesetzt.
In herkömmlichen Hilfsstromquellen unter Nutzung der Nickelkadmiumakkumulatoren ist Erhaltungsladen eingesetzt worden, demnach die Akkumulatoren konstant mit einem geringen Ladestrom versorgt werden.
Wenn die Nickelmetallhydridakkumulatoren dem Erhaltungsladen unterworfen werden, können Kapazitäten der Akkumulatoren ernsthaft kleiner werden und die Akkumulatoren sind nicht in der Lage, eine zufrieden stellende Entladekapazität beizubehalten. Eine derartige Verringerung von Akkumulatorenkapazitäten beruht auf der fortschreitenden Oxidation der Wasserstoffspeicherlegierung, die in den negativen Elektroden enthalten ist, erleichtert dadurch, dass die Akkumulatoren in einen Überladungszustand während des Erhaltungsladevorgangs vernetzt werden. Das heißt, die Oxidation der Wasserstoffspeicherlegierung ruft eine Erhöhung des Innenwiderstands der Akkumulatoren auf Grund einer Verringerung der Wasserstoffspeicherfähigkeit der Legierung und des Verbrauchs des Elektrolyten hervor.
Als geeignetes Ladeverfahren für die Hilfsstromquellen unter Verwendung der Nickelmetallhydridakkumulatoren ist ein Zwischenladevorgang vorgeschlagen worden, und zwar beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentschrift Nr. Hei 9-117074 bzw. in Proceedings of the 1997 Communications Society Conference of IEICE (Proceedings II, Seite 531). Bei der Zwischenladung handelt es sich um ein Verfahren zum Halten eines Akkumulators in nahezu vollständig geladenem Zustand durch diskontinuierliches Laden des Akkumulators zum Kompensieren der Selbstlademenge des Akkumulators während der letzten Leerlaufperiode oder des letzten Ladewartevorgangs.
In Übereinstimmung mit diesen Vorschlägen wird der Ladevorgang durchgeführt, während eine Spannung des Akkumulators gemessen wird, und gestoppt, wenn die Akkumulatorspannung einen maximalen Schwellenwert erreicht, und wieder aufgenommen, wenn die Akkumulatorspannung auf einen minimalen Schwellenwert während der Leerlaufperiode fällt.
Da derartige Ladungssteuersysteme jedoch die Akkumulatorspannung konstant überwachen müssen, weshalb eine Vorrichtung für das Steuersystem unvermeidlich teuer wird, ist es schwierig, das Steuersystem in Leitbeleuchtungen, Notfallbeleuchtungen, Informationstelekommunikationssystemen und dergleichen einzuführen, bei denen die Herstellungskosten und Betriebskosten strikt begrenzt sind.
Wenn ein Innenwiderstand des Akkumulators fällt, beispielsweise in dem Fall, dass sich der Akkumulator seiner Zykluslebensdauer nähert, kann der Fall auftreten, dass die Akkumulatorspannung nicht auf den vorbestimmten Wert fällt und die Ladung selbst dann nicht wieder aufgenommen wird, wenn die Selbstlademenge des Akkumulators den vorbestimmten Wert erreicht.
Im Zusammenhang mit Hilfsstromquellen für Computer und Informationstelekommunikationssysteme wird üblicherweise eine Akkumulatorsteuereinheit bzw. eine Akkumulatorverwaltungseinheit (BMU) verwendet. Die BMU hat die Funktion, eine verbleibende Nutzungsperiode des Akkumulators zu ermitteln durch Ermitteln einer verbleibenden Restkapazität der Batterie, und ferner die Funktion, eine Restlebensdauer des Akkumulators bis zum Austausch zu ermitteln durch Ermitteln der Verschlechterung der Batterie. Die BMU ist auf Grund ihrer Struktur teuer. Die BMU kann deshalb auf Hilfsstromquellen für Computer angewendet werden, jedoch kaum für Leitbeleuchtungen, Notfallbeleuchtungen und ein Informationstelekommunikationssystem und dergleichen, deren Herstellungs- und Wartungskosten strikt beschränkt sind.
Im vorstehend angesprochenen Stand der Technik ist ein Verfahren zum Ermitteln des Werts des Spannungsabfalls nach der Leerlaufperiode offenbart, das heißt, ein Ausmaß des Spannungsabfalls der Batteriespannung während einer vorbestimmten Periode nach Beendigung des Ladevorgangs, um den Verschlechterungsgrad des Akkumulators zu ermitteln. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren ist der Spannungsabfallwert selbst klein, weil die Spannung ebenfalls klein ist, wenn der Ladevorgang mit kleinem Strom durchgeführt wird. Es ist deshalb schwierig, die Spannung des Akkumulators und seinen Verschlechterungsgrad mit hoher Genauigkeit zu ermitteln.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend angesprochenen Probleme zu überwinden und ein Verfahren zum Verwalten bzw. Steuern der Hilfsstromquelle zu schaffen, das geeignet ist, die Entladekapazität des Nickelmetallhydridakkumulators für eine lange Zeitdauer aufrecht zu erhalten, und das für die Hilfsstromquelle von Führungsbeleuchtungen, Notfallbeleuchtungen, Informationstelekommunikationssystemen und dergleichen geeignet ist.
Die JP 09117074 offenbart ein Verfahren zum diskontinuierlichen Laden einer Sekundärbatterie. In einem Zustand, in dem eine Sekundärbatterie geladen wird, wird ein MOSFET ausge schaltet, wenn die Spannung der Sekundärbatterie die maximale Schwellenspannung einer Schmidt-Schaltung erreicht, um den Ladevorgang zu unterbrechen, um damit den Leerlaufzustand der Sekundärbatterie zu erzielen. In einem Zustand, in dem die Spannung der Sekundärbatterie unter eine minimale Schwellenspannung der Schmidt-Schaltung fällt, wird der MOSFET eingeschaltet, um den Ladevorgang zu starten, und dieser Vorgang wird wiederholt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Während eine diskontinuierliche Ladung des Nickelmetallhydridakkumulators durchgeführt wird, wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Selbstentlademenge während der Leerlaufperiode auf Grundlage einer Temperatur berechnet. Die Selbstentlademenge, die durch die Berechnung gewonnen wird, wird während des darauf folgenden Ladevorgangs kompensiert. Während des darauf folgenden Ladevorgangs wird der Akkumulator so geladen, dass die Selbstentlademenge kompensiert wird, die durch die Berechnung gewonnen wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, das durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist.
In Übereinstimmung mit der vorstehend angesprochenen Ladesteuerung kann verhindert werden, dass der Akkumulator überladen wird, und eine fortschreitende Verschlechterung kann unterdrückt werden, und zwar durch Laden des Akkumulators mit der berechneten Elektrizitätsselbstentlademenge.
In dem vorstehend angesprochenen Verfahren ist es nicht erforderlich, die Temperatur des Nickelmetallhydridakkumulators selbst zu erfassen, und es ist auch möglich, sie durch eine Atmosphärentemperatur zu ersetzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine nachfolgende Ladeperiode ermittelt auf Grundlage der berechneten Selbstentlademenge während der Leerlaufperiode beim diskontinuierlichen Laden.
Alternativ wird das Laden des Nickelmetallhydridakkumulators wieder aufgenommen, wenn die berechnete Selbstentlademenge einen vorbestimmten Wert erreicht, beispielsweise im Bereich von 10% bis 30% der Akkumulatorkapazität.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Selbstentlademenge des vorstehend angesprochenen Nickelmetallhydridakkumulators während der Leerlaufperiode der diskontinuierlichen Ladung auf Grundlage einer mittleren Temperatur des Nickelmetallhydridakkumulators während der gegebenen Periode in der Leerlaufperiode berechnet. Wenn die berechnete Selbstentlademenge den vorbestimmten Wert nicht erreicht, wird der Leerlauf fortgesetzt für eine weitere Periode und die Selbstentlademenge wird daraufhin berechnet. Nach der Berechnung wird der akkumulierte Wert der Selbstentlademengen mit dem vorbestimmten Wert zur Beurteilung des Stopps des Leerlaufs verglichen.
Während die Selbstentlademenge für jede gegebene Periode (beispielsweise von 3 bis 48 Stunden) berechnet wird, wie vorstehend erläutert, und wenn der Wert der Menge den vorstehend genannten gegebenen Wert erreicht, wird die Ladung wieder aufgenommen. Der Ladestrom beträgt zu diesem Zeitpunkt beispielsweise 1/30 C bis 1 C.
In Übereinstimmung mit diesem Verfahren kann die Selbstentlademenge zu diesem Zeitpunkt selbst in der Leerlaufperiode ermittelt werden. Ferner kann die Selbstentlademenge selbst dann kalibriert werden, wenn sich eine Atmosphärentemperatur ändert. Dadurch kann der Ladevorgang mit größerer Genauigkeit gesteuert werden.
Während die neuartigen Merkmale der Erfindung insbesondere in den anliegenden Ansprüchen ausgeführt sind, lässt sich die Erfindung sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus wie ihres Inhalts besser verstehen und würdigen zusammen mit weiteren Aufgaben und Merkmalen aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG VON MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
1 zeigt ein Kennliniendiagramm der Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erzielt werden durch Durchführen einer diskontinuierlichen Ladung eines Nickelmetallhydridakkumulators und eines Nickelkadmiumakkumulators in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Kennliniendiagramm der Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erhalten werden durch Durchführen einer Aufrechterhaltungsladung bei einem Nickelmetallhydridakkumulator und einem Nickelkadmiumakkumulator im selben Beispiel.
3 zeigt ein Kennliniendiagramm der Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erhalten werden durch Durchführen einer diskontinuierlichen Entladung eines Nickelmetallhydridakkumulators und eines Nickelkadmiumakkumulators in einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Kennliniendiagramm der Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erhalten werden durch diskontinuierliches Laden eines Nickelmetallhydridakkumulators und eines Nickelkadmiumakkumulators in noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein Kennliniendiagramm der Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erhalten werden durch Durchführen diskontinuierlicher Ladevorgänge in zwei Betriebsarten eines Nickelmetallhydridakkumulators in einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein Kennliniendiagramm der Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erhalten werden durch Durchführen von diskontinuierlichen Ladevorgängen in zwei Betriebsarten eines Nickelmetallhydridakkumulators in noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein Betriebsartdiagramm eines Verfahrens zum Verwalten bzw. Steuern der Hilfsstromquelle in noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein Kennliniendiagramm der Beziehungen zwischen verbleibenden Entladekapazitäten und Selbstentladekapazitäten eines Nickelmetallhydridakkumulators.
9 zeigt ein Kennliniendiagramm von Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erhalten werden durch Durchführen eines diskontinuierlichen Laden eines Nickelmetallhydridakkumulators in noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt ein Kennliniendiagramm von Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erhalten werden durch Durchführen eines diskontinuierlichen Ladens eines Nickelmetallhydridakkumulators in noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt ein Kennliniendiagramm von Änderungen der Akkumulatorentladekapazitäten, die erhalten werden durch Durchführen eines diskontinuierlicher Laden eines Nickelmetallhydridakkumulators in noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein Kennliniendiagramm des Spannungsverhaltens durch Durchführen eines Zwischenladevorgangs für einen Nickelmetallhydridakkumulator in noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt ein Kennliniendiagramm von Beziehungen zwischen den Batterietemperaturen zu Beginn des Ladevorgangs und Batteriespannungen bei Beendigung des Ladens.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachfolgend werden Verfahren zum Laden von Akkumulatoren und Verfahren zum Ermitteln des Verschlechterungsgrads von Akkumulatoren im Einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
BEISPIEL 1
Eine hauptsächlich aus Nickelhydroxidpulver und einer Kobaltverbindung als leitfähiges Mittel bestehende Paste wurde zubereitet. Die gewonnene Paste wurde daraufhin in ein Nickel schaumsubstrat gefüllt. Das mit der Paste gefüllte Substrat wurde gepresst auf eine vorbestimmte Dicke und ist für einen Akkumulator der Größe AA zugeschnitten, um dadurch eine positive Elektrodenplatte zu erzeugen.
Andererseits wurde eine hauptsächlich aus einem Wasserstoffspeicherlegierungspulver bestehende Paste auf beide Stirnseiten eines perforierten Ni-plattierten Stahlblechs aufgetragen. Das Ni-plattierte Stahlblech wurde gepresst und auf eine vorbestimmte Größe geschnitten, wodurch eine negative Elektrodenplatte erzeugt wurde.
Die derart gewonnenen positiven und negativen Elektroden wurden miteinander laminiert über einen Separator bzw. ein Trennelement aus einem nicht gewobenen Polypropylengewebe, das dazwischen angeordnet wurde. Die laminierten Schichten wurden gemeinsam spiralförmig aufgewickelt, um eine Elektrodengruppe zu erzeugen. Die gewonnene Elektrodengruppe wurde in einen als Gehäuse dienenden Becher eingesetzt, und eine vorbestimmte Menge eines Alkalielektrolyts wurde zubereitet durch Auflösen von Lithiumhydroxid in einer wässrigen KOH-Lösung mit einem spezifischen Gewicht von 1,30 bei 30 g/L, und wurde in die äußere Kanne eingespritzt. Der Becher wurde bei Atmosphärentemperatur von 25°C für 12 Stunden stehengelassen und daraufhin einem anfänglichen Lade-/Entladevorgang (Ladevorgang bei einem Strom von 0,1 C für 15 Stunden; Entladevorgang bei einem Strom von 0,2 C für 4 Stunden) unterworfen, um dadurch einen Nickelmetallhydridakkumulator der Größe AA herzustellen mit einer Nennentladekapazität von 1200 mAh.
Durch Inreiheschalten von sechs der gewonnenen Nickelmetallhydridakkumulatoren wurde ein Akkumulatorpaket zusammengebaut. Dieses wird als Akkumulatorpaket "A" bezeichnet.
Durch Inreiheschalten von sechs Elementen der Nickelkadmiumakkumulatoren mit einer Nennkapazität von 600 mAh wurde ein weiteres Akkumulatorpaket zusammengebaut. Dies wird als Akkumulatorpaket "B" bezeichnet.
Die in der vorstehend genannten Weise erhaltenen Akkumulatorpakete "A" und "B" wurden einem Zwischenladevorgang mit der nachfolgend genannten Betriebsart in einer Atmosphäre von 25°C ausgesetzt. Wenn die Akkumulatorspannung auf einen vorbestimmten Spannungswert (1,3 V/Zelle) während einer Leerlaufperiode gefallen war, wurde ein Ladevorgang unter Zeitgebersteuerung erneut aufgenommen. Im Hinblick auf die Selbstentlademenge der Akkumulatorpakete (etwa 20% der nominellen Akkumulatorentladekapazität) und des Ladewirkungsgrads beim Ladevorgang wurden die Akkumulatorpakete mit einem Ladestrom von 1/2 CmA für 30 Minuten derart geladen, dass ihre Lademengen etwa 25% der Nennentladekapazität betrugen.
Unter Wiederholung des vorstehend genannten diskontinuierlichen Ladevorgangs wurden die Akkumulatorpakete entladen, bis die Spannung pro Zelle auf 1,0 V nach jeweils 6 Monaten gefallen war, um dadurch die Akkumulatorkapazitäten für die Entlademengen zu diesem Zeitpunkt zu gewinnen. Die entsprechenden Ergebnisse sind in 1 gezeigt.
Wie deutlich aus 1 hervorgeht, nahm die Entladekapazität des Akkumulatorpakets "A" mit den Nickelmetallhydridakkumulatoren kaum ab. Die Entladekapazität des Akkumulatorpakets "B" mit den Nickelkadmiumakkumulatoren nimmt hingegen bei Wiederholung des diskontinuierlichen Ladevorgangs ab.
Als nächstes wurden Batteriepakete "A2 und "B" jeweils einem Erhaltungsladevorgang in einer Atmosphäre von 25°C mit einem Ladestrom von 1/20 CmA in Übereinstimmung mit einer typischen Ladebedingung für einen Nickelkadmiumakkumulator für Hilfsstromquellenanwendungen unterworfen.
Jedes der Akkumulatorpakete "A" und "B" wurde entladen, bis die Spannung pro Zelle auf 1,0 V abfiel für jeweils 6 Monate, wodurch die Akkumulatorentladekapazität aus der Entlademenge zu diesem Zeitpunkt gewonnen wird. Die Änderungen der Akkumulatorentladekapazität der Batteriepakete "A" und "B" sind in 2 gezeigt.
Wie deutlich aus 1 und 2 hervorgeht, kann die Entladekapazität des Nickelmetallhydridakkumulators für eine lange Zeitdauer durch den diskontinuierlichen Ladevorgang aufrecht erhalten werden. In Übereinstimmung mit dem diskontinuierlichen Ladevorgang können die Elektrizitätsüberladungsmenge und die Sauerstoffmenge, die proportional zur Lademenge erzeugt werden, auf 1/40 dieser Mengen durch die Erhaltungsladung unterdrückt werden. Es wird deshalb angenommen, dass eine Oxidation der Wasserstoffspeicherlegierung entsprechend unterbunden werden kann und die Menge an Elektrolyt kaum kleiner wird.
Der Akkumulator ist hingegen nicht in der Lage, die Entladekapazität für eine lange Zeitdauer durch den Erhaltungsladevorgang aufrecht zu erhalten. Durch eine Analyse des verschlechterten Nickelmetallhydridakkumulators ergibt sich, dass eine Verringerung der Entladekapazität beeinflusst wird durch:

(1) Eine Verringerung der Wasserstoffspeicherfähigkeit der Wasserstoffspeicherlegierung in der negativen Elektrode auf Grund einer Oxidation der Wasserstoffspeicherlegung (die Oxidation wurde erleichtert durch Sauerstoffgas, das kontinuierlich von der positiven Elektrode während des Aufrechterhaltungsladevorgangs erzeugt wurde), und
(2) eine Vergrößerung des Innenwiderstands der Batterie auf Grund einer Verringerung der Elektrolytmenge (der Elektrolyt wurde bei der Oxidation der Wasserstoffspeicherlegierung verbraucht).

Der Nickelkadmiumakkumulator demonstriert hingegen eine starke Verringerung der Entladekapazität durch den Zwischenladevorgang, während eine Verringerung der Entladekapazität durch den Erhaltungsladevorgang unterdrückt wurde. Es wird angenommen, dass eine Wiederholung des Ladevorgangs und des Selbstentladevorgangs, insbesondere durch eine Wiederholung des Ladevorgangs die Ausbildung und das Wachstum von Kadmiumdendriten erleichtert wurde, die in der negativen Elektrode der Batterie enthalten sind, und zwar im Vergleich zum kontinuierlichen Ladevorgang unter geringem Strom.
In Übereinstimmung mit der so genannten Zeitgebersteuerung, demnach der Ladevorgang für eine gegebene Zeitperiode gestoppt wurde, kann die Konfiguration des Geräts vereinfacht werden im Vergleich zu einem Verfahren zum Steuern des Lade-/Entladevorgangs unter Ermittlung der Batteriespannung. In dem Fall, dass die Atmosphärentemperatur stabil ist, kann außerdem die Lademenge hochgenau gesteuert werden.
In Übereinstimmung mit der Zeitgebersteuerung kann jedoch der Fall auftreten, dass der Akkumulator nicht vollständig geladen oder überladen wird auf Grund der Varianz der Atmosphärentemperatur oder dergleichen, weil lediglich eine erfasste Verringerung der Entladekapazität kompensiert wird. In Übereinstimmung mit einem derartigen Steuervorgang, demnach lediglich für eine gegebene Zeitperiode ein Ladevorgang vorgesehen ist, wird die Batterie durch den Ladevorgang unmittelbar nach dem tatsächlichen Einsatz als Hilfsstromquelle oder nach der Entladung nicht vollständig geladen. Es ist deshalb nicht möglich, eine zufrieden stellende Funktion als Hilfsstromquelle für eine bestimmte Zeitperiode nach dem Ladevorgang zu demonstrieren.
Unter diesen Umständen ist ein Laden in Übereinstimmung mit einer so genannten –ΔV-Steuerung erwünscht, um den Akkumulator sicherer vollständig zu laden. Die –ΔV-Steuerung nutzt die Eigenschaften des Akkumulators unter einem Ladevorgang bei konstantem Strom, demnach die Akkumulatorspannung in Richtung auf einen Spitzenwert steigt, bis der Akkumulator einen vollständigen Ladezustand erreicht, und allmählich bei Erreichen des vollständig geladenen Zustands fällt, und eine Ladesteuerung durchführt durch Ermitteln eines Wert bei einem Spannungsabfall (–ΔV) ausgehend vom Spitzenwert. In Übereinstimmung mit der –ΔV-Steuerung kann deshalb ein Akkumulator bis zu einem vollständig geladenen Zustand geladen werden, während Überladen verhindert wird. Es ist dabei erwünscht, den Ladevorgang mit einem Strom von 1/5 C bis 1 C durchzuführen, weil der –ΔV-Wert bei einer hohen Temperatur im Fall eines Ladevorgangs mit einem geringeren Strom unter der –⌒V-Steuerung kaum ermittelt werden kann.
Ein weiteres Ladesteuersystem zum Laden des Akkumulators bis zu dem vollständig geladenen Zustand kann als Beispiel verwirklicht werden in Form eines Steuersystems zum Ermitteln eines ansteigenden Gradienten bzw. größer werdenden Gradienten der Batterietemperatur (dT/dt) bzw. eines Steuersystems zum Ermitteln einer oberen Grenze (TCO) der Akkumulatortemperatur.
BEISPIEL 2
Wie im Beispiel 1 erläutert, kann der Überladevorgang bzw. ein unzureichender Ladevorgang, hervorgerufen durch eine Varianz der Atmosphärentemperatur, unterdrückt werden durch Wählen eines Spannungswerts, der einer gegebenen Selbstentlademenge entspricht, und durch Wiederaufnehmen des Ladevorgangs, wenn die Batteriespannung auf den genannten Spannungswert während der Leerlaufperiode fällt. Der Innenwiderstand der Batterie wird jedoch größer, wenn die Zykluslebensdauer der Batterie sich in der Nähe ihres Endes befindet, oder auf Grund anderer Gründe, wobei der Spannungswert jedoch nicht auf den voreingestellten Wert selbst dann fällt, wenn die Selbstentlademenge den vorgewählten Wert erreicht, und der Ladevorgang kann mitunter nicht wieder aufgenommen werden. In diesem Beispiel wird ein Ladesteuervorgang erläutert, der ungeachtet des Innenwiderstands des Akkumulators stabil arbeitet.
Das Akkumulatorpaket "A" mit den Nickelmetallhydridakkumulatoren ähnlich denjenigen, die im Beispiel 1 verwendet werden, und das Akkumulatorpaket "B" mit den Nickelkadmiumakkumulatoren wurden einem diskontinuierlichen Ladevorgang in der folgenden Betriebsart unterworfen.
Ein Ladezyklus für das Akkumulatorpaket "A" und das Akkumulatorpaket "B" mit einem Strom von 1/2 CmA für 18 Minuten und ein Leerlauf für 3 Tage wurden wiederholt. Die Restkapazität der Batterie nahm auf etwa 10% während des Ladevorgangs bei einer Atmosphäre von 25°C für 3 Tage ab. Es wurde deshalb versucht, die Restkapazitätsverringerung durch einen Ladervorgang für 18 Minuten zu kompensieren. Durch vollständiges Entladen des Akkumulators, bis die Akkumulatorspannung auf 1,0 V/Zelle für jeweils 6 Monate abgefallen war, wurde die Entladekapazität des Akkumulators gewonnen.
Die Änderungen der Entladekapazitäten dieser Akkumulatorpakete sind in 3 gezeigt.
Wie aus 3 deutlich hervorgeht, nahm die Entladekapazität des Akkumulatorpakets "B" stark ab, während die Entladekapazität des Akkumulatorpakets "A" für eine lange Zeitdauer kaum abnahm.
In Übereinstimmung mit dem diskontinuierlichen Ladevorgang werden die Überlademenge und die Sauerstoffmenge, die von der positiven Elektrode durch den Überladevorgang erzeugt wird, reduziert auf etwa 1/24 derselben durch den Erhaltungsladevorgang, und dadurch werden die Oxidation/Verschlechterung der Wasserstoffspeicherlegierung, die in der negativen Elektrode enthalten ist, und der Elektrolytverbrauch verhindert bzw. unterdrückt. In Übereinstimmung mit dem diskontinuierlichen Ladevorgang kann deshalb die Kapazitätsverringerung des Nickelmetallhydridakkumulators selbst bei einer Lagerung über eine lange Zeitdauer unterdrückt werden.
Es wird davon ausgegangen, dass die starke Verringerung der Entladekapazität des Akkumulatorpakets "B" auf einem internen Kurzschluss beruht, der hervorgerufen ist durch ein Dendritwachstum von Kadmium, das in der negativen Elektrode des Akkumulators enthalten ist, ausgelöst durch die Wiederholung des Ladevorgangs und des Selbstentladevorgangs.
BEISPIEL 3
Eine Ladezyklus für das Akkumulatorpaket "A" und das Akkumulatorpaket "B" bei einem Strom von 1/10 CmA für 38 Minuten und ein Leerlauf für 12 Stunden wurde wiederholt. Die Restkapazität des Akkumulators kann während des Ladervorgangs bei einer Temperatur von 25°C für 12 Stunden um etwa 4% abnehmen. Es wurde deshalb versucht, die Akkumulatoren mit 6% der Akkumulatorkapazitäten zu laden. Durch vollständiges Entladen des Akkumulators, bis die Akkumulatorspannung auf 1,0 V/Zelle gefallen war, für jeweils 6 Monate, wurde die Entladekapazität des Akkumulators gewonnen.
Die Änderungen der Entladekapazitäten sind in dem Diagramm von 4 gezeigt.
Wie aus 4 deutlich hervorgeht, nimmt die Kapazität des Akkumulatorpakets "B" stark ab, während die Kapazität des Akkumulatorpakets "A" für eine lange Zeitdauer kaum abnimmt.
In Übereinstimmung mit dem diskontinuierlichen Ladevorgang wird die Überlademenge (bzw. die Menge an erzeugtem Sauerstoff) des Akkumulatorpakets "A" mit den Nickelmetallhydridakkumulatoren auf etwa 1/7 im Vergleich zu demselben Akkumulatorpaket verringert, das dem Erhaltungsladevorgang unterworfen ist. Es wird vorausgesetzt, dass die Verringerung auf einer Verhinderung der Verschlechterung der Wasserstoffspeicherlegierung beruht, die in der negativen Elektrode enthal ten ist. Ferner wird angenommen, dass ein Dendrit des Kadmiums, das in der negativen Elektrode verwendet wird, gebildet worden war durch die Wiederholung des Lade-/Entladevorgangs und ausgelöst durch einen internen Kurzschluss in dem Akkumulatorpaket "B" mit den Nickelkadmiumakkumulatoren.
BEISPIEL 4
Akkumulatorpakete "A" ähnlich denjenigen, die in den vorstehend genannten Beispielen verwendet wurden, wurden diskontinuierlich unter den folgenden Ladebedingungen "A1" und "A2" eingesetzt.

A1: Ein Ladezyklus mit einem Strom von 1/10 CmA in einer Atmosphäre bei 0°C für 19 Minuten (die Ladeelektrizität ist äquivalent zu 3% der Akkumulatorkapazität) und einem Leerlauf über 12 Stunden wurden wiederholt. Hierbei wurde ermittelt, dass die Restakkumulatorkapazität um etwa 2% durch das Lagern bei einer Temperatur von 0°C für 12 Stunden abnahm. Es wurde deshalb versucht, die Selbstentladekapazität durch den Ladevorgang zu kompensieren.
A2: Ein Ladezyklus mit einem Strom von 1/10 CmA in einer Atmosphäre bei 0°C für 38 Minuten und einem Leerlauf über 12 Stunden, entsprechend dem Ladeverfahren in den vorstehend genannten Beispielen, wurde wiederholt.

Durch vollständiges Entladen des Akkumulators, bis die Akkumulatorspannung auf 1,0 V/Zelle für jeweils 6 Monate gefallen war, wurde die Entladekapazität des Akkumulators gewonnen. Die Änderungen der Kapazitäten sind in 5 gezeigt.
Wie deutlich aus 5 hervorgeht, nahm die Kapazität des Akkumulatorpakets "A", das unter der Bedingung "A2" geladen wurde, in einer frühen Stufe im Vergleich zum Akkumulatorpaket "A" ab, das unter der Bedingung "A1" geladen wurde.
Es wird angenommen, dass unter der Bedingung "A1" die positive Elektrode in den Überladungszustand gebracht wurde durch die Ladebedingung, die vergleichbar war mit der Selbstentlademenge, die auf Grundlage der Akkumulatortemperatur erfasst wurde, während unter der Bedingung "A2" die positive Elektrode in den Überladungszustand gebracht wurde, wodurch in ihr NiOOH vom ©-Typ erzeugt wurde, wodurch der Innenwiderstand des Akkumulators ansteigt und seine Entladekapazität abnimmt.
BEISPIEL 5
Akkumulatorpakete "A" ähnlich denjenigen, die in den vorstehend genannten Beispielen verwendet wurden, wurden diskontinuierlich unter den folgenden Bedingungen "A3" bzw. "A4" geladen.

A3: Ein Ladezyklus mit einem Strom von 1/10 CmA in einer Atmosphäre bei 55°C für 1 1/2 Stunden (die Ladeelektrizität ist äquivalent zu 15% der Akkumulatorkapazität) und einem Leerlauf über 12 Stunden wurde wiederholt. Es wurde festgestellt, dass die Restkapazität bei einer Lagerung in einer Atmosphäre von 55°C für 12 Stunden um etwa 10% abnahm. Es wurde deshalb versucht, die Selbstentlademenge durch den Ladevorgang zu kompensieren.
A4: Der Ladezyklus mit einem Strom von 1/10 CmA in einer Atmosphäre von 55°C für 38 Minuten (die Ladeelektrizität ist äquivalent zu 6% der Akkumulatorkapazität) und einem Leerlauf über 12 Stunden entsprechend dem Ladeverfahren, das in den vorstehend genannten Beispielen durchgeführt worden war, wurde wiederholt.

Durch vollständiges Entladen des Akkumulators, bis die Akkumulatorspannung auf 1,0 V/Zelle für jeweils 6 Monate gefallen war, wurde die Entladekapazität des Akkumulators ermittelt.
Die Änderungen der Kapazitäten sind in 6 dargestellt. Wie klar aus 6 hervorgeht, ist die Kapazität des Akkumulatorpakets "A", das unter der Bedingung "A3" geladen wurde, größer als diejenige des Akkumulatorpakets "A", das unter der Bedingung "A4" geladen wurde. Dies ist unter der Bedingung "A3" deshalb der Fall, weil die positive Elektrode in einen vollständig geladenen Zustand gebracht wurde, indem sie geladen wurde entsprechend der Selbstlademenge, die abgeleitet wurde von der Akkumulatortemperatur, um dadurch eine zufrieden stellende Restkapazität aufrecht zu erhalten. In Übereinstimmung mit der Bedingung "A4" wird hingegen angenommen, dass die positive Elektrode nicht in den vollständig geladenen Zustand gebracht wurde, indem sie lediglich mit einer unzureichenden Menge geladen wurde, die einer Selbstentladung bei 25°C entspricht, und die kleiner ist als die tatsächliche Selbstentlademenge.
Bei dem diskontinuierlichen Ladevorgang ist es bevorzugt, mit einem Strom von 1/30 C bis 1 C zu laden. Die Leerlaufperiode dauert beispielsweise 3 Stunden bis 7 Tage.
Wie vorstehend angesprochen, kann mit dem diskontinuierlichen Laden des Nickelmetallhydridakkumulators für die Hilfsstromquelle die Ladekennlinie bzw. -eigenschaft und die Zykluslebensdauerkennlinie bzw. -eigenschaft über einen großen Tempe raturbereich verbessert werden durch Laden der Batterie mit der Selbstentlademenge, die berechnet wird auf Grundlage der Batterietemperatur während der Leerlaufperiode des diskontinuierlichen Ladevorgangs.
BEISPIEL 6
In diesem Beispiel wird ein beispielhaftes Verfahren zum tatsächlichen Ermitteln der Batterietemperatur und Einstellen bzw. Wählen der Ladebedingung auf Grundlage der ermittelten Akkumulatortemperatur erläutert.
In diesem Beispiel wurde ein Akkumulatorpaket "A" ähnlich demjenigen, das in den vorstehend genannten Beispielen verwendet wurde, herangezogen und die Leerlaufperiode wurde mit 72 Stunden gewählt.
Eine mittlere Temperatur des Akkumulators während 24 Stunden nach dem Start des Leerlaufs wurde gemessen. Daraufhin wurden eine mittlere Temperatur des Akkumulators während der nächsten 24 Stunden und eine mittlere Temperatur des Akkumulators während der nachfolgenden 24 Stunden ermittelt.
Die Restentladungskapazitäten bei den jeweiligen Akkumulatortemperaturen und die Selbstentlademengen während des Leerlaufs sind beispielsweise so, wie in 8 gezeigt. Dadurch kann eine Selbstentlademenge eines Akkumulators während des Leerlaufs auf Grund der in 8 enthaltenen Information gewonnen werden.
Dies ist beispielhaft dargestellt in dem Diagramm in 7, wobei die mittlere Temperatur des Akkumulators während 24 Stunden, unmittelbar nachdem der Akkumulator vollständig ge laden und der Ladevorgang gestoppt ist, mit 35°C angenommen wurde, während die mittleren Temperaturen des Akkumulators während der nächsten 24 Stunden und der nachfolgenden 24 Stunden mit 25°C bzw. 45°C angenommen wurden.
Auf Grundlage der in 8 enthaltenen Information beträgt die Selbstentlademenge des Akkumulators während der ersten 24 Stunden, in denen die mittlere Akkumulatortemperatur 35°C beträgt, 13%. Die Selbstentlademenge des Akkumulators während der nächsten 24 Stunden (mittlere Akkumulatortemperatur beträgt 25°C) beträgt 1%, weil die Restbatteriekapazität 87% beträgt. Die Selbstentlademenge des Akkumulators während der nachfolgenden 24 Stunden (die mittlere Akkumulatortemperatur beträgt 45°C) beträgt 4%, weil die Restbatteriekapazität 96% beträgt.
Wenn diese Mengen akkumuliert bzw. summiert werden, ergibt sich eine Selbstentlademenge des Akkumulators während der Leerlaufperiode von 72 Stunden mit 18%. Wenn der Akkumulator daraufhin mit einer Menge geladen wird, die der Selbstentlademenge entspricht, die in dieser Weise berechnet wurde, kann die Batterie in den vollständig geladenen Zustand versetzt werden. Die Zeitperiode für den nachfolgenden Ladevorgang, unmittelbar nach der Leerlaufperiode, wird auf Grundlage dieser Selbstentlademenge ermittelt.
Wie vorstehend erläutert, kann durch Messen der Batterietemperatur und Ermitteln der nachfolgenden Ladebedingung der Verschlechterungsgrad des Nickelmetallhydridakkumulators während des Überladevorgangs verringert werden. Insbesondere kann durch Unterteilen der Leerlaufperiode in mehrere Perioden und Gewinnen von jeder der Selbstentlademengen auf Grundlage der mittleren Temperaturen in den Perioden für jede die ser Perioden die Akkumulatorkapazität für eine lange Zeitdauer selbst dann aufrecht erhalten werden, wenn die Akkumulatortemperatur und die Atmosphärentemperatur variieren.
Nachfolgend wird ein Beispiel dieses Ladesteuerverfahrens erläutert.
Für die in Beispiel 1 verwendeten Akkumulatorpakete "A" und "B" wurden die Selbstentlademengen der Akkumulatorpakete berechnet durch Wählen der Leerlaufperiode mit 24 Stunden und auf Grundlage der mittleren Akkumulatortemperaturen während 12 Stunden der ersten Hälfte und 12 Stunden der letzten Hälfte der Leerlaufperiode, in einer Art und Weise derjenigen, die vorstehend erläutert ist. Das Akkumulatorpaket wurde als nächstes mit einem Strom von 1/10 CmA für eine Zeitperiode geladen, die so ermittelt ist, dass die akkumulierte Selbstentlademenge kompensiert ist.
Während der vorstehend genannte Zyklus wiederholt wird, wurden die Akkumulatorpakete entladen, bis die Akkumulatorspannungen auf 1,0 V/Zelle gefallen waren für jeweils 6 Monate, um dadurch die Akkumulatorkapazitäten zu gewinnen. Die Änderungen der Akkumulatorkapazitäten sind in 9 aufgetragen.
Wie klar aus 9 hervorgeht, nimmt die Kapazität des Akkumulatorpakets "B" mit den Nickelkadmiumakkumulatoren in einer frühen Stufe ab, während die Kapazität des Akkumulatorpakets "A" mit den Nickelmetallhydridakkumulatoren für eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten wird. Die Leerlaufperiode muss nicht mit 24 Stunden gewählt werden, wie in diesem Beispiel; vielmehr kann sie mit 3 Stunden bis 7 Tagen aus praktischen Erwägungen gewählt werden.
Die Periode zum Gewinnen der mittleren Temperatur des Akkumulators muss nicht mit 12 Stunden wie in diesem Beispiel gewählt werden, sondern kann mit 3 Stunden bis 48 Stunden aus praktischen Erwägungen gewählt werden.
Der Strom beim Ladevorgang muss nicht notwendigerweise mit 1/10 C gewählt werden, sondern kann bevorzugt gewählt werden mit 1/30 C bis 1 C.
Beim Ladevorgang für den Nickelmetallhydridakkumulator für die Hilfsstromquelle ist es, wie vorstehend erläutert, möglich, die Ladeeigenschaft bzw. -kennlinie und die Zykluslebensdauereigenschaft bzw. -kennlinie über einen großen Temperaturbereich zu verbessern durch Teilen der Leerlaufperiode in mehrere gegebene Perioden, Berechnen der Restkapazität des Akkumulators auf Grundlage der mittleren Batterietemperaturen während der unterteilten jeweiligen Perioden und Kompensieren der Menge, die der Selbstentladung entspricht, mit einem nachfolgenden Ladevorgang.
BEISPIEL 7
Akkumulatorpakete "C" und "D" wurden konfiguriert durch Inreiheschalten von jeweils sechs Elementen der Nickelmetallhydridakkumulatoren.
Diskontinuierliches Laden wurde bezüglich der Akkumulatorpakete "C" und "D" durchgeführt, die derart gewonnen wurden, in zwar in einer Atmosphäre mit 0°C in den folgenden Betriebsarten.
Für das Akkumulatorpaket "C" wurde die Selbstentlademenge des Akkumulatorpakets berechnet auf Grundlage der mittleren Bat terietemperaturen des Akkumulatorpakets während der jeweiligen Zeitperioden in der Leerlaufperiode, die in jeweils 24 Stunden unterteilt war. Wenn der akkumulierte Wert der berechneten Selbstentlademenge 20% der Akkumulatorkapazität erreicht, wurde das Akkumulatorpaket mit der Menge geladen, die der Selbstentlademenge entspricht, und zwar mit einem Strom von 1/10 CmA in diskontinuierlicher Weise.
Andererseits wurde das Akkumulatorpaket "D" einer Wiederholung des Leerlaufs für 12 Stunden unterworfen und dem Laden mit einem Strom von 1/10 CmA für 38 Minuten (was 6% der Akkumulatorkapazität entspricht) in einer Weise ähnlich dem Akkumulatorpaket "A" des Beispiels 6. Während der vorstehend genannte Zyklus wiederholt wurde, wurden die Akkumulatorpakete vollständig entladen, bis die Akkumulatorspannungen auf 1,0 V/Zelle gefallen waren für jeweils 6 Monate, um dadurch die Akkumulatorkapazitäten zu messen.
Die Beziehungen zwischen den Ladeperioden und den Akkumulatorkapazitäten sind in 10 aufgetragen.
Wie deutlich aus 10 hervorgeht, hielt das Akkumulatorpaket "C" die Kapazität für eine lange Periode im Vergleich zum Akkumulatorpaket "D". Insbesondere wird angenommen, dass im Akkumulatorpaket "C" die positiven Elektroden nicht den Überladungszustand gebracht wurden durch den diskontinuierlichen Ladevorgang, der so ausgelegt war, dass er dem Effekt der Selbstladung durch die Temperatur Rechnung trägt, während das Akkumulatorpaket "D" in den Überladungszustand gebracht wurde und ©-Typ-NiOOH wird gebildet in seiner positiven Elektrode durch Ladung mit einer Selbstentlademenge bei 25°C, die größer ist als die tatsächliche Selbstentlademenge, wodurch die Entladekapazität verringert war.
BEISPIEL 8
Akkumulatorpakete "E" und "F" wurden konfiguriert durch Inreiheschalten von jeweils sechs Elementen der Nickelmetallhydridakkumulatoren.
Ein diskontinuierlicher Ladevorgang wurde bezüglich der Akkumulatorpakete "E" und "F" durchgeführt, die derart gewonnen wurden, in zwar in einer Atmosphäre bei 25°C in den folgenden Betriebsarten.
Für das Akkumulatorpaket "E" wurde die Selbstentlademenge des Akkumulatorpakets berechnet auf Grundlage der mittleren Akkumulatortemperaturen des Akkumulatorpakets, gemessen während der jeweiligen Zeitperioden in der Leerlaufperiode, die für jeweils 24 Stunden unterteilt war. Wenn der akkumulierte Wert der berechneten Selbstentlademengen 20% der Akkumulatorkapazität erreichte, wurde das Akkumulatorpaket mit der Menge geladen, die der Selbstentlademenge entspricht, und zwar mit einem Strom von 1/10 CmA in diskontinuierlicher Weise.
Andererseits wurde das Akkumulatorpaket "F" einer Wiederholung des Leerlaufs für 12 Stunden unterworfen und einem Ladevorgang mit einem Strom von 1/10 CmA für 38 Minuten (die Ladekapazität entspricht 6% der Akkumulatorkapazität) in einer Weise ähnlich dem Akkumulatorpaket "A" des Beispiels 6. Während der vorstehend genannte Zyklus wiederholt wurde, wurden die Akkumulatorpakete entladen, bis die Akkumulatorspannungen auf 1,0 V/Zelle fielen für jeweils 6 Monate, um dadurch die Akkumulatorkapazitäten zu messen.
Die Beziehungen zwischen den Ladeperioden und den Akkumulatorkapazitäten sind in 11 aufgetragen.
Wie aus 11 deutlich hervorgeht, hielt das Akkumulatorpaket "E" die Kapazität für eine längere Periode im Vergleich zum Akkumulatorpaket "F". Insbesondere wird angenommen, dass das Akkumulatorpaket "E" vollständig geladen wurde durch den diskontinuierlichen Ladegang, der unter Berücksichtung des Effekts der Selbstentladung durch die Temperatur entsprechend ausgelegt war, während im Akkumulatorpaket "F" die Akkumulatorkapazität auf Grund unzureichenden Ladens verringert war.
BEISPIEL 9
In diesem Beispiel wird ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln des Verschlechterungsgrads des Akkumulators bei dem diskontinuierlichen Laden ermittelt.
Eine Paste, die hauptsächlich aus Nickelhydroxidpulver und einem Kobaltverbundungspulver als elektrisch leitfähiges Mittel bestand, wurde zubereitet. Als nächstes wurde die gewonnene Paste in ein Nickelschaumsubstrat gefüllt. Das mit der Paste befüllte Substrat wurde gepresst auf eine vorbestimmte Dicke und auf eine Größe für einen Akkumulator der Größe AA geschnitten, um dadurch eine positive Elektrodenplatte zu erzeugen.
Andererseits wurde eine Paste, hauptsächlich bestehend aus einem Wasserstoffspeicherlegierungspulver (vom MnNi_s-Typ), auf beiden Seiten eines Substrats eines perforierten Ni-plattierten Stahlblechs aufgetragen. Nach Pressen des Ni-plattierten Stahlblechs wurde es auf eine vorbestimmte Größe geschnitten, um dadurch eine negative Elektrodenplatte herzustellen.
Die derart gewonnenen positiven und negativen Elektroden wurden miteinander über ein Trennelement bzw. einen Separator aus einem nicht gewobenen Polypropylengewebe laminiert, das dazwischen angeordnet war. Daraufhin wurden die laminierten Schichten gemeinsam in Spiralform gewickelt zur Erzeugung einer Elektrodengruppe. Die gewonnene Elektrodengruppe wurde in ein Außengehäuse bzw. einen äußeren Becher eingesetzt, und eine vorbestimmte Menge eines Alkalielektrolyts, zubereitet durch Auflösen von Lithiumhydroxid in einer wässrigen KOH-Lösung mit einem spezifischen Gewicht von 1,30 bei 30 g/L, wurde in die äußere Kanne eingespritzt. Der Becher wurde in einer Atmosphäre bei 25°C für 12 Stunden stehengelassen und daraufhin einem anfänglichen Lade-/Entladevorgang (Ladevorgang mit einem Strom von 0,1 C für 15 Stunden und Entladevorgang mit einem Strom von 0,2 C für 4 Stunden) unterworfen, um dadurch einen Nickelmetallhydridakkumulator der Größe AA herzustellen mit einer Nennentladekapazität von 1200 mAh zu erzeugen.
Das Spannungsverhalten des Nickelmetallhydridakkumulators, der in der vorstehend genannten Weise hergestellt wurde, während eines kontinuierlichen Ladevorgangs unmittelbar nach dem anfänglichen Laden (Innenimpedanz 16,1 m⦟), und außerdem ein weiteres Spannungsverhalten desselben Akkumulators nach einem Zykluslebensdauertest (Innenimpedanz 161 m⦟) unter Wiederholung von 400 Zyklen des Lade-/Entladevorgangs (Ladevorgang mit einem Strom von 1 CmA in einer Atmosphäre bei 40°C bis hin zu 120% der Nennkapazität, und Entladevorgang mit einem Strom von 1 CmA, bis die Endspannung auf 1 V gefallen war) während eines diskontinuierlichen Ladevorgangs sind in 12 gezeigt. In diesem Diagramm bezeichnet Akkumulator "G" den Nickelmetallhydridakkumulator unmittelbar nach dem anfänglichen Laden, und Akkumulator "H" bezeichnet den Nickelmetallhydridakkumulator nach Beendigung des Zykluslebensdauertests von 400 Zyklen. Beide Akkumulatoren wurden mit einem Strom von 0,1 CmA in einer Atmosphäre bei 35°C geladen. Wie gezeigt, zeigt der Akkumulator "H" eine höhere Spannung bei Beendigung des Ladevorgangs als der Akkumulator "G", und zwar um etwa 0,1 V. Obwohl die Spannungsdifferenz bei Beendigung des Ladevorgangs klein ist, weil der Test an einer einzigen Zelle durchgeführt wurde, tritt diese Spannungsdifferenz in mehrfacher Form auf in den Hilfsstromquellen im tatsächlichen Einsatz für Leitbeleuchtungen, Notbeleuchtungen, Informationstelekommunikationssystemen und dergleichen, die mit mehreren der einzelnen Zellen konfiguriert sind und eine Ermittlung des Verschlechterungsgrads problemlos erlauben.
Durch Verwendung des vorstehend genannten Akkumulators "G" und des vorstehend genannten Akkumulators "H" wurden die Beziehung zwischen den Akkumulatortemperaturen beim Start des Ladevorgangs und der Akkumulatorspannung bei Beendigung des Ladevorgangs gewonnen. Die Ergebnisse sind im Diagramm in 13 gezeigt.
Wie vorstehend angesprochen, ermöglichen Ermittlungen der Akkumulatortemperatur beim Start des Ladevorgangs und derjenigen der Akkumulatorspannung bei Beendigung des Ladevorgangs eine Ermittlung der Verschlechterung des Akkumulators. Die Genauigkeit dieses Ermittlungsvorgangs wird verbessert durch kontinuierliches Überwachen der Temperatur des Akkumulators bei einem diskontinuierlichen Ladevorgang.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Entladekapazität des Nickelmetallhydridakkumulators für eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten werden und ein Verfahren wird bereitgestellt zum Verwalten bzw. Steuern des Stromquellengeräts, das geeignet ist für eine Verwaltung bzw. Steuerung von Hilfsstromquellen für Leitbeleuchtungen, Notfallbeleuchtungen, Informationstelekommunikationssysteme und dergleichen.
Es wird bemerkt, dass sich dem Fachmann verschiedene Modifikationen erschließen, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen. Der Umfang der anliegenden Ansprüche ist deshalb durch die vorstehend angeführte Erläuterung nicht beschränkt.

Claims

Verfahren zum Verwalten einer Hilfsstromquelle, die einen Nickelmetallhydridakkumulator nutzt, der eine positive Elektrode umfasst, die hauptsächlich aus einem Nickeloxid besteht, eine negative Elektrode, die hauptsächlich aus einer Wasserstoffspeicherlegierung besteht, ein Trennelement und einen Alkalielektrolyten, wobei ein diskontinuierlicher Ladevorgang bezüglich des Nickelmetallhydridakkumulators durchgeführt wird, aufweisend die Schritte: Berechnen einer Selbstentlademenge des Nickelmetallhydridakkumulators während einer Leerlaufperiode des diskontinuierlichen Ladevorgangs auf Grundlage einer Temperatur des Nickelmetallhydridakkumulators während des Leerlaufs; und Steuern des Ladevorgangs des Nickelmetallhydridakkumulators durch Ermitteln einer nachfolgenden Ladeperiode auf Grundlage der berechneten Selbstentlademenge.
Verfahren zum Verwalten einer Hilfsstromquelle nach Anspruch 1, wobei ein Ladevorgang wieder aufgenommen wird, wenn die berechnete Selbstentlademenge einen vorbestimmten Wert erreicht.
Verfahren zum Verwalten einer Hilfsstromquelle nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Wert in einem Bereich von 10% bis 30% der Entladekapazität des Nickelmetallhydridakkumulators liegt.
Verfahren zum Verwalten einer Hilfsstromquelle nach Anspruch 2, wobei die Selbstentlademenge des Nickelmetallhydridakkumulators während der Leerlaufperiode des diskontinuierlichen Ladevorgangs berechnet wird auf Grundlage einer mittleren Temperatur des Nickelmetallhydridakkumulators während einer gegebenen Periode in der Leerlaufperiode.
Verfahren zum Verwalten einer Hilfsstromquelle nach Anspruch 4, wobei dann, wenn die Selbstentlademenge, die während der gegebenen Periode berechnet wird, den vorbestimmten Wert nicht erreicht, eine Selbstentlademenge des Nickelmetallhydridakkumulators während einer weiteren Periode folgend auf die gegebene Periode in der Leerlaufperiode zusätzlich berechnet wird auf Grundlage einer mittleren Temperatur des Nickelmetallhydridakkumulators während der weiteren Periode, und der akkumulierte Wert der berechneten Selbstentlademengen mit dem vorbestimmten Wert verglichen wird.
Verfahren zum Verwalten einer Hilfsstromquelle nach Anspruch 4, wobei die gegebene Periode von 3 Stunden bis 48 Stunden dauert.