EP3198289A2 - Verfahren zum vermessen oder prüfen der leistungsfähigkeit von akkumulatoren - Google Patents

Verfahren zum vermessen oder prüfen der leistungsfähigkeit von akkumulatoren

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EP3198289A2
EP3198289A2 EP15778887.8A EP15778887A EP3198289A2 EP 3198289 A2 EP3198289 A2 EP 3198289A2 EP 15778887 A EP15778887 A EP 15778887A EP 3198289 A2 EP3198289 A2 EP 3198289A2
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EP
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measuring
load
series
accumulator
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Application number
EP15778887.8A
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Roman Schneeweiss
Ina Hahndorf
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Aggreko Deutschland GmbH
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Younicos GmbH
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Publication date
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring or testing the performance of accumulators according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method according to claims 11 to 26.
  • test methods are used in which the accumulators to be tested are subjected to standardized measurement parameters and from the respective measured values characteristics and profiles are determined which are characteristic of the performance of the accumulators.
  • measurement parameters defined currents, voltages, powers, ambient temperatures, load profiles, typing profiles and temperature profiles are used and program-controlled with the help of control and measuring software, measuring and load profiles, aging profiles and degradation profiles.
  • a disadvantage of the known test methods is the considerable amount of time required to determine the performance of individual accumulators. This is disturbing in the application of the known test methods for a selection of batteries for certain applications, but not acceptable in their application for checking numerous used in a large storage such as a battery power accumulators during operation of the large memory because of the required isolation of the batteries to be tested.
  • Object of the present invention is to provide a method for measuring or testing the performance of accumulators by the determination of characteristics characteristic for accumulators and / or profiles, the testing of a variety of batteries with minimal time and effort and measurement of the accumulators in the Operation of a battery storage or battery power plant allows.
  • N accumulators connected in series to connect to a power supply device and to load together under predetermined predetermined first measurement parameters to a battery of the least capacity of N accumulators exhibiting is fully charged, one of the capacity of this accumulator stored reading stored and this accumulator of the Series circuit is disconnected,
  • the N accumulators again connected in series to a load and to discharge under specification of predetermined second survey parameters until the battery having the least capacity of the accumulator is completely discharged and separated from the series circuit,
  • the least capacity accumulator determines both the duration of charge and the duration of discharge of the series-connected accumulators, the remaining accumulators connected in series are not fully charged at the end of the first measurement phase or at the end of the third measurement phase not yet fully discharged. Accordingly, in the second measurement phase, the remaining N-1 accumulators are recharged to their full charge and a measured value corresponding to the capacity of each of the N-1 accumulators is stored. In the fourth measuring phase following the third measuring phase, the not yet completely discharged N - 1 accumulators are each connected to the load and likewise completely discharged.
  • the not yet fully charged accumulators are individually connected to the power supply device, recharged to their respective full charge, and a measured value corresponding to the capacity of each of the N-1 accumulators is obtained further determination of the individual cycle stability of the accumulators stored.
  • the N-1 accumulators which have not yet been completely discharged, are likewise individually connected to the load and completely discharged.
  • the remaining N-1 accumulators are recharged in series up to their respective capacity limit and one of the capacitance of that accumulator which has reached its capacity limit is stored, and this accumulator is stored by the series connection of the N-X accumulator - separated gates, where N and X are integers, N> 1 and 2 ⁇ X ⁇ N.
  • the N-1 accumulators which have not yet been completely discharged, are connected in series to the load, completely discharged, and in each case that accumulator is disconnected from the series connection of the N-X accumulators, which is completely discharged.
  • This second variant allows a further saving of time, since after full charging of the accumulator of the series-connected accumulators with the lowest capacity in the second measuring phase, not each of the remaining accumulators is individually recharged until it reaches its capacity limit, but the remaining accumulators are recharged together until the the next accumulator reaches its capacity limit, the capacity value in question is stored and the remaining batteries are recharged until they reach their respective capacity limits and the relevant capacity values are stored in association with the individual accumulators.
  • the accumulators are first connected in series together via the load until the battery with the lowest capacity is completely discharged. This is taken out of the series circuit or circuitry isolated and the remaining batteries are further discharged until the next accumulator is completely discharged, etc.
  • a measure of the cycle stability of the individual accumulators already results from a one-time complete charging and discharging of the accumulators in conjunction with corresponding empirical values or comparative measurements.
  • the accuracy of the measurements can be increased, aging and degradation curves of the individual accumulators can be determined, whereby the time reduction due to the series connection of the accumulators in several charging / discharging operations accordingly exponentiated.
  • the final discharge voltage is applied, wherein the first or second measurement parameters of the charging current, the charging voltage, the charging time, the charging power, the charging energy and the temperature of the series-connected accumulators or each individual accumulator and optionally additionally the ambient temperature are provided, wherein the charging time for the determination of the charge or capacity in ampere hours (Ah) and the energy in watt-hours (Wh) is required.
  • each of the N accumulators can be individually connected to the power supply device and load and charged at least once to determine its specific properties such as capacitance, impedance or internal resistance and to record measurement, load, temperature, aging and / or degradation curves and unloaded.
  • the capacity and the energy content of each individual accumulator is determined, while individual measurement, load, aging and / or degradation profiles are created program-controlled by means of a control and measuring software from the second measured values for each individual accumulator.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention consists in carrying out in the first or second measurement phase a preferably programmed, predetermined cyclization and / or load profile for accelerated aging, capacity degradation, impedance increase and internal resistance increase of the series-connected accumulators or each individual accumulator.
  • An apparatus for carrying out the method is by a holder for receiving accumulators of different dimensions and a switching device with controllable switches for series connection of the accumulators and connection of the series-connected accumulators to a power supply device, a load and a measuring device for separating the series circuit and individual Connecting each individual accumulator to the power supply device, the load and the measuring device, wherein the switching device contains at least one of the number of accumulators to be measured corresponding number of controllable switching contacts, with which in the first and third measurement phase, the accumulators in series to the power supply device to the load and can be connected to the measuring device and with which after the first measurement phase, the series circuit can be separated and in the second and fourth measurement phase, each individual accumulator to the power supply device, to the load and the measuring device can be connected.
  • an electronic load is preferably used, which is a current sink, in which, in contrast to the load with a fixed resistor with which only a certain load current can be set at a certain resistance, a load current in a defined range electronically controlled is adjustable.
  • the switching contacts consist of a relay circuit with a number of relay contacts, which is twice the number of series-connected batteries, with a the first measuring sensor for detecting the first and second measured values is connected to an electrical contact of a first accumulator and further measuring sensors are connected to the connections of the electrical contacts of the series-connected accumulators.
  • the charging and measuring contacts of the measuring probe consist of push-pin contacts, so that the contacting of the accumulators can take place without screws, clamps or soldered connections.
  • the push-pin contacts contain a contact surface which has a surface structure formed in the manner of a waffle iron, so that a very good contact is ensured for the transmission of even high currents with simple handling for contacting.
  • the waffle-iron-shaped surface structure ensures that even oxide layers or dirt deposits are penetrated for proper contact.
  • the holder has infinitely adjustable receivers for accumulators of a certain type of accumulator with different external dimensions and / or distances of the electrical contacts of the accumulators, thereby the manufacturing cost of measuring devices is minimized and easy handling and correct alignment of the batteries to be measured or tested in the measuring device is ensured. Due to the different geometry of the most important types of accumulators, holders are provided for so-called "pouch cells" and for prismatic accumulators or accumulator cells.
  • a first holder for accumulators designed as pouch cells consists of a box-shaped frame with a bottom plate, a cover plate and at least one guide plate between the cover plate and the bottom plate, wherein the cover plate and the at least one guide plate guide slots for receiving the pouch cells, wherein the length the guide slots corresponds to the maximum width of pouch cells.
  • the at least one guide plate in the plane rotatable by 180 ° in the space formed between the cover plate and the bottom plate used such that arranged in one orientation of the guide plate for receiving long pouch cells arranged in the guide plate guide slots with those in the cover plate Guide slots are aligned and in the other orientation of the guide plate for receiving short Pouchzellen arranged in the guide plate guide slots are arranged offset to the arranged in the cover plate guide slots.
  • the holder of the invention allows a continuously variable adjustment for receiving Pouchzellen different Au .ab distren, with the adjustability results on the guide slots whose length corresponds to the maximum width of commercial Pouchzellen.
  • a variably deployable and height-adjustable guide plate is provided on the short Pouchzellen due to the offset of the guide slots of the guide plate against the guide slots of the cover plate, while aligned alignment of the guide slots of the cover plate and guide plate long pouch cells on the Bottom plate come to rest.
  • a second holder consists of a carrier plate with receptacles for the prismatic accumulators and infinitely adjustable guide rails for guiding measuring and charging contact carriers which are adjustable parallel to the level of the electrical contacts of the accumulators, wherein the receptacles for the prismatic accumulators Guide pins and attacks exist whose position on the support plate to the outer dimensions of the prismatic accumulators is customizable.
  • brackets are dimensioned so that they can be used in a heating cabinet, with which the corresponding environmental conditions can be produced.
  • 1 is a circuit diagram of a measuring device for measuring accumulators at
  • FIG. 2 shows a detail of the circuit diagram of the measuring device according to FIG. 1 for
  • Fig. 3 is a schematic representation of the charging process when connected in series
  • FIG. 4 shows a perspective view of a measuring device with a holder set for measuring long pouch cells
  • 5 and 6 show a top view and side view of the measuring device for measuring long pouch cells according to FIG. 4;
  • FIG. 7 is an enlarged view of the section V of FIG. 6.
  • 8 shows a perspective view of the measuring device according to FIGS. 4 to 5 with an adjustment of the holder for measuring short pouch cells;
  • 9 is a perspective view of a measuring device for measuring prismatic accumulators; 10 to 12 different views of the measuring device of FIG. 9 for measuring prismatic batteries and
  • FIGS. 13 to 16 different recorded with measuring devices according to FIGS. 4 to 12
  • a holder 6 serves to receive a plurality of accumulators A1 to A8 and the measuring points MP 1 to MP 8, the contacts of the accumulators A1 to A8 being connected to individual switching contacts k1 to k16 of the switching device 5 and to the measuring points MP 1 to MP 8.
  • the power supply device 1 consists of four output side parallel rectifiers for delivering a DC voltage to the switching device 5 with charging and discharging in the range of, for example, 0 to 15 kW, a charging current in the range of 0 to 200 A and charging voltages in the range of 0 to 600 V.
  • the power supply device 1 can consist of a larger number of rectifiers connected in parallel, which deliver the maximum charging voltage of 600 V and the maximum charging current of 200 A.
  • the electronic load 2 which is characterized as a variable resistor, receives a load current which can be adjusted electronically in a defined range and is dimensioned such that it discharges in the range of 0 to 15 kW, discharges in the range of 0 to 200 A and discharges in the range of 0 to 600V can record.
  • the electronic load 2 can be regulated very quickly and can perform exact and defined charging and discharging even with high currents and low voltages.
  • the power supply device 1 and the electronic load 2 are connected via a series resistor R1 to the switching device 5.
  • the electronic load 2 is connected to a voltage source 15 whose positive pole is connected via a Zener diode D1 to the negative pole of the power supply device 1 or the negative terminal terminals of the accumulators A1 to A8 and their Negative pole is connected to the negative terminal of the electronic load 2.
  • the holder 6 accommodates in the embodiment shown in FIG. 1 eight series-connected accumulators A1 to A8, via the contact contacts designed as a relay contacts k1 to k16 of the switching device 5 with the power supply device 1 and the electronic load 2 for charging and discharging the accumulators A1 to A8 are connected.
  • the odd relay contacts k1 to k15 are connected to the positive terminals of the accumulators A1 to A8 and the straight relay contacts k2 to k16 to the negative terminals of the accumulators A1 to A8.
  • the accumulators A1 to A8 are connected in series to the power supply device 1 and the electronic load 2 by connecting the relay contacts k1 and k16 in open relay contacts k2 to k15 in a first measuring phase.
  • Both measurement phases are performed with a device according to the circuit diagram shown in Fig. 1, namely in the first measurement phase with closed relay contacts k1 and k16 with a series connection of the accumulators A1 to A8 and after completion of the first measurement phase with a separation of the series circuit by means of preferably as High-voltage and high-current relay formed relay contacts k1 to k16 to carry out the second measurement phase, in each case the contacts k1 and k2 to k15 and k16 are closed.
  • the individual accumulators A1 to A8 are individually measured by randomly closing the relay contacts k1 to k16 in order to make them independent of the charging and discharging state of the individual accumulators A1 to A8 Perform capacity measurements.
  • the control of the relay contacts k1 to k16 as well as the recording of the measured values recorded at the measuring points MP1 to MP8 takes place via the interface 4 to an individually
  • the interface 4 controls both the relay contacts of the switching device 5 and the connection of the measuring points MP1 to MP8 with the measuring device 16.
  • the inventive method can also be used to determine the degradation state of battery or accumulator systems, it being assumed that the degradation measurements of Accumulator systems are usually based on the formation of an energy balance, taking into account models for the current cell behavior.
  • the accumulator A3 is the accumulator of the series-connected accumulators A1 to A8, which has the least capacity
  • the relay contacts k19 and k20 which were previously closed for series connection of the accumulators A1 to A8 are opened after full charge of the accumulator A3 and the relay contacts k4 and k5 are closed.
  • the battery with the lowest capacity is the battery 1
  • the relay contact k1 is opened after full charge of the accumulator A1
  • the relay contact k3 is closed and the relay contact k17 is opened.
  • the accumulator A4 has the least capacity of the accumulators A1 to A5.
  • the rechargeable batteries A1, A2, A3 and A5 still have residual capacitances which, when the first alternative of the method according to the invention is used after disconnecting the series connection in the second measuring phase, are individually connected to the power supply device 1 and until it reaches its Capacity limit reloaded.
  • the accumulator A4 would be the first of the series-connected accumulators A1 to A5 completely discharged, while the accumulators A1, A2, A3 and A5 still contain residual charges in the fourth measurement phase by individually discharging the accumulators A1 , A2, A3 and A5 would discharge across the load until they fully reach the discharge state.
  • the rechargeable battery A4 would be disconnected from the series connection of the rechargeable batteries A1 to A5, and the remaining rechargeable batteries A1, A2, A3 and A5 would continue to be connected in series in the second measurement phase until, according to the diagram of FIG. 3, the accumulator A1 has reached its capacity limit, the corresponding measured value is stored and the accumulator A1 from the series connection of the remaining accumulators A1, A2, A3 and A5 is disconnected so that the remaining accumulators A2, A3 and A5 are further charged in series until they reach their respective capacity limits.
  • the accumulator A4 when discharging the serially connected accumulators A1 to A5, the accumulator A4 would be the first to be discharged while the accumulators A1, A2, A3 and A5 still have residual charges that are further discharged in the fourth measurement phase by successively separating the accumulator, which is in each case completely discharged.
  • a holder for accumulators of "pouch cell type” which consists of a holder 7 with a cuboid frame having a bottom plate 71, a cover plate 74 and side walls 76, 77, between which at least one
  • two guide plates 72, 73 are arranged
  • the guide plates 72, 73 and the cover plate 74 have two parallel rows of guide slots 70 at predetermined intervals to each other for receiving a prescribed number of pouch cells 12, 13, whose length the maximum width of the pouch cells 12, 13 corresponds.
  • a plate-shaped contact carrier 75 which has a number of parallel guide slots 70 corresponding number contact plates 1 1, on which separate charge contacts 9 for charging and discharging the Pochzellen 12, 13 and measuring contacts 10 are arranged for detecting the measurement signals.
  • the holder 7 for receiving the pouch cells 12, 13 is designed such that not only pouch cells 12, 13 of different widths but also of different lengths are received by the holder 7 can be.
  • at least one of the two guide plates 72, 73 height adjustable and both guide plates 72, 73 are rotatable about 180 0 in the plane in the frame of the holder 7, wherein due to a different distance of the guide slots 70 of the side walls 76, 77 in the orientation of the guide plates 72, 73, the guide slots 70 of the cover plate 74 and the guide plates 72, 73 are aligned with each other, while they are offset in the other position of the guide plates 72, 73 against each other.
  • the upper guide plate 73 or the lower guide plate 72 or both guide plates are rotated by 180 °.
  • the upper guide plate 73 is rotated by 180 ° so that they rest on the formed between the guide slots 70 webs of the upper guide plate 73.
  • the lower guide plate 72 is rotated by 180 °, so that these pouch cells rest on the formed between the guide slots 70 webs of the lower guide plate 72.
  • the guide plates 72, 73 are aligned, as shown in FIG. 4, so that their guide slots 70 are aligned with those of the cover plate 74, so that long pouch cells rest on the base plate 72.
  • the height adjustability of the guide plates 72, 73 makes it possible to adapt the holder 7 to different lengths of short and medium-length pouch cells 13.
  • screw connections 78 are provided which are uniform over the surface of the contact carrier 75th distributed to ensure a uniform pressure.
  • FIG. 5 shows a top view of the contact plates 1 1, which are adjustable to accommodate different contact distances in the direction of the double arrow, of at least one of the two parallel rows of contact plates with the charging and measuring contacts 9, 10 arranged thereon.
  • one row of contacts is associated with a pouch cell 12. so that in this embodiment 8 pouch cells 12 can be used for simultaneous and individual measurement in the holder 7 and can be measured or checked via the charging and measuring contacts 9, 10.
  • FIG. 6 shows a side view of the holder 7 with a long pouch cell 12 and its contact lugs 120 and the contact plates 1 1 arranged on the contact carrier 75 with the charging and measuring contacts 9, 10 arranged thereon Cover plate 74 of the frame of the receptacle 7 Verschraubun- gene 78 are provided which ensure a defined and firm connection with the contacts of the pouch cells 12.
  • FIG. 7 shows an enlarged view of the detail V according to FIG. 6 with the bent-over contact lug 120 of the pouch cell 12, a measuring contact 10 frictionally connected to the contact lug 120 and the contact carrier 75 and the cover plate 74.
  • a holder 8 for receiving prismatic accumulators 14 is shown in perspective and in different views, which are arranged on a support plate 80 and fixed in position by stops 87, 88.
  • a plurality of carrier plates 80 are arranged next to, above or behind one another in a holder corresponding to the holder 7 according to FIGS. 4 to 8.
  • the charging and measuring contacts 9, 10 are arranged on printed circuit boards 81, which are adjustably mounted on guide rails 82, 83 for adaptation to different contact distances of the prismatic accumulators 14, engage in the bearing guides 84, 85 of the printed circuit boards 81.
  • the charging contacts 9 are connected via charging connections 86 to the relay contacts k1 to k16 of the switching device 5 according to FIG. 1 and the measuring contacts 10 to measuring points MP1 to MP4 which are connected to the measuring device.
  • the holder 8 is infinitely variably adjustable for prismatic accumulators 14 with different outer dimensions by means of the stops 87, 88, wherein the along the guide rails 82, 83 slidable circuit boards 81 an adaptation of the charging and measuring contacts 9, 10 at different distances of the positive and negative poles allow the prismatic accumulators 14.
  • the electrical contacting and the contacting with sensors takes place by means of displaceable copper blocks.
  • the pouch cells 12, 13 or prismatic accumulators 14 are contacted by means of a screw, clamp and solderless contacting and fixing the pouch cells 12, 13 or prismatic accumulators 14 by means of spring contact pins whose contact surface is formed in the manner of a waffle iron, so that a contact is ensured by oxide layers or dirt on the contact poles of the accumulators 12 to 14.
  • FIGS. 13 to 16 schematically show a selection of measuring curves which were recorded by means of the measuring devices shown in FIGS. 1 and 4 to 12 and described above.
  • FIG. 13 shows the profile of the cell voltage U [V] and the cell temperature T [° C] of a measuring cell over the time t [sec] at an ambient temperature of 45 ° C. after 350 charging cycles. From 0 to about 2500 seconds, i. in a period of about 40 minutes, a charge of 1 C, i. with a charging current corresponding to the capacity of the measuring cell, in which the cell voltage increases from 2.0 V to approximately 2.8 V and the cell temperature drops from approximately 52 ° C to approximately 47 ° C. Charging is followed by an approximately 2500-second discharge process, during which the cell voltage drops to approximately 1.8V while the cell temperature rises to 51.5 ° C.
  • FIG. 14 shows the percentage of the energy E [%] of three measuring cells C1, C2 and C3 over the number of charging and discharging cycles (Cycle [#]) during charging and discharging operations at 1 C and an ambient temperature of 45 ° C
  • the actual measurements were taken in solid lines over approximately 550 cycles and extrapolated with dashed lines.
  • the measured curves of all three measuring cells C1, C2 and C3 show a nearly linear decrease of the energy E [%] with increasing charging and discharging cycles, whereby a decrease of the energy E [%] to 80% is assumed as end of life of a cell, which is the measuring cell C3 after approx. 1 600 cycles and the measuring cell C 2 after approx. 1 900 cycles, while the measuring cell C 1 cope with more than 2,000 cycles.
  • FIG. 15 shows the course of the discharge energy E [%] and the cell temperature T [° C] of a measuring cell above the C rate for evaluating the high-current capability of the measuring cell and its temperature behavior without cooling or removal of the heat arising during charging of the measuring cell. While the energy or capacity of the measuring cell initially drops with increasing C-rate in order to increase again at C-rates above 2 C, the cell temperature rises continuously from 25 ° C to approx. 80 ° C with increasing C-rate.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Vermessen und Prüfen der Leistungsfähigkeit von Akkumulatoren durch Bestimmung von für Akkumulatoren charakteristischen Kenndaten und/oder Profilen werden in einer ersten Messphase mehrere Akkumulatoren (A1 – A8) in Serie geschaltet an eine Stromversorgungseinrichtung (1) und eine Last (2) angeschlossen und mindestens einmal geladen und entladen und erste Messwerte erfasst, aus denen für die in Serie geschalteten Akkumulatoren (A1 – A8) charakteristische Kenndaten oder Profile erstellt werden, die Serienschaltung aufgetrennt und nacheinander jeder einzelne Akkumulator (A1 – A8) an die Stromversorgungseinrichtung (1) und die Last (2) angeschlossen wird. In einer zweiten Messphase wird jeder Akkumulator (A1 – A8) mindestens einmal vollständig geladen und vollständig entladen und es werden vorbestimmte zweite Messwerte erfasst, aus denen für jeden Akkumulator (A1 – A8) individuelle charakteristische Kenndaten oder Profile erstellt werden.

Description

Verfahren zum Vermessen oder Prüfen der Leistungsfähigkeit von Akkumulatoren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen oder Prüfen der Leistungsfähigkeit von Akkumulatoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durch- führung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 1 bis 26.
Zum Vermessen von Akkumulatoren, Akkumulatorzellen oder Akkupacks, insbesondere zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit beziehungsweise des Energieinhalts oder der Kapazität am Ende eines Ladevorgangs bzw. Entladevorgangs sowie zur Bestimmung der Kapazitätsdegra- dation, Impedanzzunahme und/oder der Innenwiderstandserhöhung bei einer Zyklisierung, d.h. bei einem kontinuierlichen Laden und Entladen zum Herbeiführen einer beschleunigten Alterung der Akkumulatoren, werden Testverfahren angewandt, bei denen die zu prüfenden Akkumulatoren mit standardisierten Vermessungsparametern beaufschlagt und aus den jeweiligen Messwerten Kenndaten und Profile ermittelt werden, die charakteristisch für die Leis- tungsfähigkeit der Akkumulatoren sind. Als Vermessungsparameter werden definierte Ströme, Spannungen, Leistungen, Umgebungstemperaturen, Lastprofile, Typisierungsprofile und Temperaturprofile eingesetzt und mit Hilfe von Steuer- und Messsoftware, Mess- und Lastprofile, Alterungsprofile und Degradationsprofile programmgesteuert durchgeführt. Aus den Messwerten, insbesondere aus dem Lade- und Entladestrom, der Lade- und Entladespannung sowie der Temperatur werden die Kapazität oder der Energieinhalt der Akkumulatoren sowie aufgrund von Zyklisierungsmessungen zum Herbeiführen einer beschleunigten Alterung die Kapazitätsdegradation, Impedanzzunahme und Innenwiderstandserhöhung der Akkumulatoren bestimmt.
Nachteilig bei den bekannten Testverfahren ist die erhebliche Zeitdauer zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit einzelner Akkumulatoren. Dies ist bei der Anwendung der bekannten Testverfahren für eine Auswahl von Akkumulatoren für bestimmte Einsatzgebiete störend, bei deren Anwendung zur Überprüfung zahlreicher in einem Großspeicher wie einem Batteriekraftwerk eingesetzter Akkumulatoren im Betrieb des Großspeichers wegen der erforderlichen Isolierung der zu prüfenden Akkumulatoren aber nicht akzeptabel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Vermessen oder Prüfen der Leistungsfähigkeit von Akkumulatoren durch die Bestimmung von für Akkumulatoren charakteristischen Kenndaten und/oder Profilen anzugeben, das die Prüfung einer Vielzahl von Akkumulatoren mit minimalem Zeit- und Messaufwand sowie ein Vermessen der Akkumulatoren im Betrieb eines Batteriespeichers bzw. Batteriekraftwerks ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung,
- in einer ersten Messphase N Akkumulatoren in Serie geschaltet an eine Stromversorgungseinrichtung anzuschließen und unter Vorgabe vorbestimmter erster Vermessungsparameter gemeinsam zu laden bis ein die geringste Kapazität der N Akkumulatoren aufweisender Akkumulator vollständig geladen ist, ein der Kapazität dieses Akkumulators entsprechender Messwert gespeichert und dieser Akkumulator von der Serienschaltung abgetrennt wird,
in einer zweiten Messphase die verbleibenden N - 1 Akkumulatoren bis zu ihrer Vollladung nachzuladen und einen der Kapazität jedes der N - 1 Akkumulatoren entsprechenden Messwert zu speichern,
in einer dritten Messphase die N Akkumulatoren erneut in Serie geschaltet an eine Last anzuschließen und unter Vorgabe vorbestimmter zweiter Vermessungsparameter zu entladen bis der die geringste Kapazität der Akkumulatoren aufweisende Akkumulator vollständig entladen ist und von der Serienschaltung abgetrennt wird,
und in einer vierten Messphase die noch nicht vollständig entladenen N - 1 Akkumulatoren an die Last anzuschließen und vollständig zu entladen, ermöglicht in der ersten und dritten Messphase aufgrund der Serienschaltung der Akkumulatoren und der dadurch bedingten gemeinsamen Aufladung und Entladung der Akkumulatoren eine Ermittlung der Zyklenfestigkeit der Akkumulatoren, das heißt der Anzahl von Aufladungen und Entladungen der Akkumulatoren bis zum Unterschreiten eines vorgegebenen Kapazitäts- wertes, in kürzest möglicher Zeit, bei minimalem Aufwand für die Herstellung einer Messvorrichtung und minimalem Zeitaufwand für die Bestückung der Messvorrichtung mit den zu vermessenden Akkumulatoren und die Durchführung der Messungen und Entnahme der vermessenden Akkumulatoren. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Prüfung von Akkumulatoren im eingebauten Zustand, d.h. im Betrieb eines Batte- riespeichers möglich ist, ohne dass die Akkumulatoren ausgebaut und im ausgebauten Zustand vermessen werden müssen.
Da jedoch der Akkumulator mit der geringsten Kapazität sowohl die Dauer der Aufladung als auch die Dauer der Entladung der in Serie geschalteten Akkumulatoren bestimmt, sind die verbleibenden der in Serie geschalteten Akkumulatoren am Ende der ersten Messphase noch nicht vollständig aufgeladen bzw. am Ende der dritten Messphase noch nicht vollständig entladen. Dementsprechend werden in der zweiten Messphase die verbleibenden N - 1 Akkumulatoren bis zu ihrer Vollladung nachgeladen und ein der Kapazität jedes der N - 1 Akkumulatoren entsprechender Messwert gespeichert. In der an die dritte Messphase anschließenden vierten Messphase werden die noch nicht vollständig entladenen N - 1 Akkumulatoren jeweils an die Last angeschlossen und ebenfalls vollständig entladen.
Das vollständige Laden und Entladen der verbleibenden N - 1 Akkumulatoren in der zweiten und vierten Messphase lässt zwei alternative Ausführungsformen zu.
In einer ersten Variante werden mit oder ohne der Auftrennung der Serienschaltung der N - 1 Akkumulatoren die noch nicht vollständig geladenen Akkumulatoren einzeln an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossen, bis zu ihrer jeweiligen Vollladung nachgeladen und es wird ein der Kapazität jedes der N - 1 Akkumulatoren entsprechender Messwert zur weiteren Ermittlung der individuellen Zyklenfestigkeit der Akkumulatoren gespeichert.
In der vierten Messphase werden mit oder ohne dem Auftrennen der Serienschaltung der Akkumulatoren die noch nicht vollständig entladenen N - 1 Akkumulatoren ebenfalls einzeln an die Last angeschlossen und vollständig entladen. Bei der zweiten Variante werden in der zweiten Messphase die verbleibenden N - 1 Akkumulatoren in Serienschaltung bis zu ihrer jeweiligen Kapazitätsgrenze nachgeladen und ein der Kapazität desjenigen Akkumulators, der seine Kapazitätsgrenze erreicht hat, entsprechender Messwert gespeichert und dieser Akkumulator von der Serienschaltung der N - X Akkumula- toren abgetrennt, wobei N und X ganze Zahlen, N > 1 und 2 < X < N sind.
Analog werden in der vierten Messphase die noch nicht vollständig entladenen N - 1 Akkumulatoren in Serienschaltung an die Last angeschlossen, vollständig entladen und jeweils derjenige Akkumulator von der Serienschaltung der N - X Akkumulatoren abgetrennt, der voll- ständig entladen ist.
Diese zweite Variante ermöglicht eine weitere Zeitersparnis, da nach der Vollladung des Akkumulators der in Serie geschalteten Akkumulatoren mit der geringsten Kapazität in der zweiten Messphase nicht jeder der verbleibenden Akkumulatoren individuell bis zum Erreichen seiner Kapazitätsgrenze nachgeladen wird, sondern die verbleibenden Akkumulatoren gemeinsam nachgeladen werden bis der nächste Akkumulator seine Kapazitätsgrenze erreicht, der betreffende Kapazitätswert gespeichert wird und die danach verbleibenden Akkumulatoren bis zum Erreichen ihrer jeweiligen Kapazitätsgrenze nachgeladen und die betreffenden Kapazitätswerte den einzelnen Akkumulatoren zugeordnet gespeichert werden.
In gleicher Weise werden in der vierten Messphase die Akkumulatoren zunächst in Serie geschaltet gemeinsam über die Last entladen bis der Akkumulator mit der geringsten Kapazität vollständig entladen ist. Dieser wird aus der Serienschaltung herausgenommen bzw. schaltungstechnisch isoliert und die verbleibenden Akkumulatoren werden weiter entladen bis der nächste Akkumulator vollständig entladen ist usw.
Aus der Anwendung beider Messverfahren ergibt sich ein Maß für die Zyklenfestigkeit der einzelnen Akkumulatoren bereits aus einer einmaligen vollständigen Aufladung und Entladung der Akkumulatoren in Verbindung mit entsprechenden Erfahrungswerten bzw. Vergleichsmes- sungen. Durch wiederholtes Aufladen und Entladen der Akkumulatoren kann die Genauigkeit der Messungen gesteigert werden, Alterungs- und Degradationskurven der einzelnen Akkumulatoren ermittelt werden, wobei sich die Zeitverkürzung in Folge der Serienschaltung der Akkumulatoren bei mehreren Auf- bzw. Entladevorgängen entsprechend potenziert. Als Kriterium für das Erreichen der Kapazitätsgrenze wird das Erreichen der Ladeschlussspannung und als Kriterium der vollständigen Entladung der Akkumulatoren die Entladeschluss- spannung angewandt, wobei als erste oder zweite Vermessungsparameter der Ladestrom, die Ladespannung, die Ladezeit ,die Ladeleistung, die Ladeenergie und die Temperatur der in Serie geschalteten Akkumulatoren beziehungsweise jedes einzelnen Akkumulators sowie gegebenenfalls zusätzlich die Umgebungstemperatur vorgesehen sind, wobei die Ladezeit für die Ermittlung der Ladung bzw. Kapazität in Amperestunden (Ah) und der Energie in Wattstunden (Wh) erforderlich ist. In einer fünften Messphase kann jeder der N Akkumulatoren einzeln an die Stromversorgungseinrichtung und Last angeschlossen und zur Bestimmung seiner spezifischen Eigenschaften wie Kapazität, Impedanz oder Innenwiderstand sowie zur Aufnahme von Mess-, Last-, Temperatur-, Alterungs- und/oder Degradationskurven mindestens einmal geladen und entladen werden.
Aus den ersten oder zweiten Messwerten wird die Kapazität und der Energieinhalt jedes einzelnen Akkumulators bestimmt, während aus den zweiten Messwerten für jeden einzelnen Akkumulator individuelle Mess-, Last-, Alterungs- und/oder Degradationsprofile programmgesteuert mittels einer Steuer- und Messsoftware erstellt werden.
Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, in der ersten oder zweiten Messphase ein vorzugsweise programmiertes, vorbestimmtes Zyklisierungs- und/oder Lastprofil zur beschleunigten Alterung, Kapazitätsdegradation, Impedanzzunahme und Innenwiderstandserhöhung der in Serie geschalteten Akkumulatoren beziehungsweise jedes einzelnen Akkumulators durchzuführen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch eine Halterung zur Aufnahme von Akkumulatoren mit unterschiedlichen Abmessungen und eine Schalteinrichtung mit steuerbaren Schaltern zur Serienschaltung der Akkumulatoren und Anschluss der in Serie geschalteten Akkumulatoren an eine Stromversorgungseinrichtung, eine Last und eine Messvorrichtung, zum Auftrennen der Serienschaltung und individuellen Anschließen jedes einzelnen Akkumulators an die Stromversorgungseinrichtung, die Last und die Messvorrichtung gekennzeichnet, wobei die Schalteinrichtung mindestens eine der Anzahl zu vermessender Akkumulatoren entsprechende Anzahl steuerbarer Schaltkontakte enthält, mit denen in der ersten und dritten Messphase die Akkumulatoren in Serie an die Stromversorgungseinrichtung, an die Last und an die Messvorrichtung anschließbar sind und mit denen nach der ersten Messphase die Serienschaltung auftrennbar und in der zweiten und vierten Messphase jeder einzelne Akkumulator an die Stromversorgungseinrichtung, an die Last und die Messvorrichtung anschließbar ist.
Als Last wird vorzugsweise eine elektronische Last eingesetzt, bei der es sich um eine Stromsenke handelt, bei der im Unterschied zur Belastung mit einem Festwiderstand, mit dem nur ein bestimmter Laststrom bei einem bestimmten Widerstandswert eingestellt werden kann, ein Laststrom in einem definierten Bereich elektronisch geregelt einstellbar ist.
Zur Nullpunktabsenkung beim Laden und Entladen der Akkumulatoren wird der Minuspol der elektronischen Last mit dem Minuspol einer Spannungsquelle verbunden, deren Pluspol über eine Z-Diode an den Minuspol der Stromversorgungseinrichtung angeschlossen ist. Um die Akkumulatoren mit geringem Geräteaufwand und Raumbedarf an nur eine Stromversorgungseinrichtung, eine (elektronische) Last und eine Messvorrichtung anschließen zu können, bestehen die Schaltkontakte aus einer Relaisschaltung mit einer Anzahl von Relaiskontakten, die der doppelten Anzahl der in Serie schaltbaren Akkumulatoren entspricht, wobei ein erster Messfühler zur Erfassung der ersten und zweiten Messwerte an einen elektrischen Kon- takt eines ersten Akkumulators und weitere Messfühler an die Verbindungen der elektrischen Kontakte der in Serie geschalteten Akkumulatoren angeschlossen ist bzw. sind.
Zur Minimierung des Zeitaufwands beim Anschließen der Akkumulatoren an die Messvorrichtung bestehen die Lade- und Messkontakte der Messfühler aus Druckstiftkontakten, so dass die Kontaktierung der Akkumulatoren ohne Schrauben, Klemmen oder Lötverbindungen erfolgen kann.
Die Druckstiftkontakte enthalten eine Kontaktfläche, die eine nach Art eines Waffeleisens ausgebildete Oberflächenstruktur aufweist, so dass ein sehr guter Kontakt zur Übertragung auch hoher Ströme bei einfacher Handhabung zur Kontaktierung gewährleistet ist. Dabei stellt die waffeleisenförmige Oberflächenstruktur sicher, dass auch Oxidschichten oder Schmutzablagerungen zur einwandfreien Kontaktierung durchdrungen werden.
Zur Minimierung des Messgeräteaufwandes weist die Halterung stufenlos verstellbare Aufnah- men für Akkumulatoren eines bestimmten Akkumulatortyps mit unterschiedlichen Außenabmessungen und/oder Abständen der elektrischen Kontakte der Akkumulatoren auf, wodurch der Herstellungsaufwand für Messvorrichtungen minimiert wird und eine einfache Handhabung und korrekte Ausrichtung der zu vermessenden bzw. zu prüfenden Akkumulatoren in der Messvorrichtung gewährleitstet ist. Aufgrund der unterschiedlichen Geometrie der wichtigsten Akkumulatortypen sind Halterungen für sogenannte„Pouchzellen" und für prismatische Akkumulatoren beziehungsweise Akkumulatorzellen vorgesehen.
Eine erste Halterung für als Pouchzellen ausgebildete Akkumulatoren besteht aus einem kas- tenförmigen Gestell mit einer Bodenplatte, einer Deckplatte und mindestens einer Führungsplatte zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte, wobei die Deckplatte und die mindestens eine Führungsplatte Führungsschlitze zur Aufnahme der Pouchzellen aufweisen, wobei die Länge der Führungsschlitze der maximalen Breite von Pouchzellen entspricht. Vorzugsweise ist die mindestens eine Führungsplatte in der Ebene um 180 ° drehbar in den zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte gebildeten Raum derart einsetzbar, dass in der einen Ausrichtung der Führungsplatte zur Aufnahme von langen Pouchzellen die in der Führungsplatte angeordneten Führungsschlitze mit den in der Deckplatte angeordneten Führungsschlitzen fluchten und in der anderen Ausrichtung der Führungsplatte zur Aufnahme von kurzen Pouchzellen die in der Führungsplatte angeordneten Führungsschlitze versetzt zu den in der Deckplatte angeordneten Führungsschlitzen angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Halterung ermöglicht eine stufenlos variable Einstellung zur Aufnahme von Pouchzellen verschiedener Au ßenabmessungen, wobei sich die Einstellbarkeit über die Führungsschlitze ergibt, deren Länge der maximalen Breite handelsüblicher Pouchzellen entspricht. Um kurze und lange Pouchzellen halten zu können, ist eine variabel einsetzbare und höhenverstellbare Führungsplatte vorgesehen, auf der kurze Pouchzellen aufgrund des Versatzes der Führungsschlitze der Führungsplatte gegenüber den Führungsschlitzen der Deckplatte aufliegen, während bei fluchtender Ausrichtung der Führungsschlitze der Deckplatte und Führungsplatte lange Pouchzellen auf der Bodenplatte zur Auflage kommen.
Die elektrische Kontaktierung zum Laden und Entladen der Pouchzellen sowie die Kontaktie- rung der Messfühler erfolgt über Druckstiftkontakte unabhängig von der jeweiligen Größe der Pouchzellen, da die Kontaktfahnen der Pouchzellen jeweils gleich groß ausgebildet sind. Für prismatische Akkumulatoren besteht eine zweite Halterung aus einer Trägerplatte mit Aufnahmen für die prismatischen Akkumulatoren und stufenlos verstellbaren Führungsschienen zur Führung von Mess- und Ladekontaktträgern, die parallel zur Ebene der elektrischen Kontakte der Akkumulatoren verstellbar sind, wobei die Aufnahmen für die prismatischen Akku- mulatoren aus Führungsbolzen und Anschlägen bestehen, deren Position auf der Trägerplatte an die Außenabmessungen der prismatischen Akkumulatoren anpassbar ist.
Um ein Vermessen von Akkumulatoren bei definierten Umgebungstemperaturen zu ermöglichen, sind die Halterungen so dimensioniert, dass sie in einen Wärmeschrank einsetzbar sind, mit dem die entsprechenden Umgebungsbedingungen herstellbar sind.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke und daraus ableitbare Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung zur Durchführung des Erfinders zu diesem Verfahren näher erläu- tert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer Messvorrichtung zum Vermessen von Akkumulatoren bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Schaltbild der Messvorrichtung gemäß Fig. 1 zum
Vermessen von Akkumulatoren bei Anwendung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Ladevorgangs bei in Serie geschalteten
Akkumulatoren nach Vollladung des Akkumulators mit geringster Kapazität;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Messvorrichtung mit einer zum Vermessen langer Pouchzellen eingestellten Halterung; Fig. 5 und 6 eine Draufsicht und Seitenansicht der Messvorrichtung zum Vermessen langer Pouchzellen gemäß Fig. 4;
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts V gemäß Fig. 6; Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Messvorrichtung gemäß den Fig. 4 bis 5 mit einer Einstellung der Halterung zum Vermessen kurzer Pouchzellen; Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer Messvorrichtung zum Vermessen prismatischer Akkumulatoren; Fig. 10 bis 12 verschiedene Ansichten der Messvorrichtung gemäß Fig. 9 zum Vermessen prismatischer Akkumulatoren und
Fig. 13 bis 16 verschiedene mit Messvorrichtungen gemäß den Fig. 4 bis 12 aufgenommene
Messkurven.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Vermessen von Akkumulatoren oder Akkumulatorzellen mit einer Stromversorgungseinrichtung 1 , einer elektronischen Last 2, einer Steuereinrichtung 3 zum Ansteuern eines Interfaces 4, das sowohl mit einer Schalteinrichtung 5 als auch mit einer Messeinrichtung zur Ansteuerung von Messpunkten MP 1 bis MP 8 ver- bunden ist. Eine Halterung 6 dient der Aufnahme mehrerer Akkumulatoren A1 bis A8 und der Messpunkte MP 1 bis MP 8, wobei die Kontakte der Akkumulatoren A1 bis A8 mit einzelnen Schaltkontakten k1 bis k16 der Schaltereinrichtung 5 und mit den Messpunkten MP 1 bis MP 8 verbunden sind. Die Stromversorgungseinrichtung 1 besteht aus vier ausgangsseitig parallelgeschalteten Gleichrichtern zur Abgabe einer Gleichspannung an die Schalteinrichtung 5 mit Lade- und Entladeleistungen im Bereich von beispielsweise 0 bis 15 kW, einem Ladestrom im Bereich von 0 bis 200 A sowie Ladespannungen im Bereich von 0 bis 600 V. Um die geforderten Ladeströme und Ladespannungen aufzubringen, kann die Stromversorgungseinrichtung 1 aus einer größeren Anzahl parallel geschalteter Gleichrichter bestehen, die die maximale Ladespannung von 600 V und den maximal Ladestrom von 200 A abgeben.
Die als veränderbarer Widerstand gekennzeichnete elektronische Last 2 nimmt einen in einem definierten Bereich elektronisch geregelt einstellbaren Laststrom auf und ist derart dimensio- niert, dass sie Entladeleistungen im Bereich von 0 bis 15 kW, Entladeströme im Bereich von 0 bis 200 A und Entladespannungen im Bereich von 0 bis 600 V aufnehmen kann. Die elektronische Last 2 ist sehr schnell regelbar und kann auch bei sei hohen Strömen und kleinen Spannungen exakte und definierte Lade- und Entladevorgänge durchführen. Die Stromversorgungseinrichtung 1 und die elektronische Last 2 sind über einen Vorwiderstand R1 mit der Schalteinrichtung 5 verbunden. Zur Nullpunktabsenkung beim Laden und Entladen der Akkumulatoren A1 - A8 ist die elektronische Last 2 mit einer Spannungsquelle 15 verbunden, deren Pluspol über eine Z-Diode D1 mit dem Minuspol der Stromversorgungseinrichtung 1 bzw. den negativen Anschlussklem- men der Akkumulatoren A1 bis A8 und deren Minuspol mit dem Minuspol der elektronischen Last 2 verbunden ist.
Die Halterung 6 nimmt in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel acht in Serie geschaltete Akkumulatoren A1 bis A8 auf, die über die als Relaiskontakte ausgebildeten Schalt- kontakte k1 bis k16 der Schalteinrichtung 5 mit der Stromversorgungseinrichtung 1 und der elektronischen Last 2 zum Laden und Entladen der Akkumulatoren A1 bis A8 verbunden sind. Die ungeraden Relaiskontakte k1 bis k15 sind mit den positiven Anschlussklemmen der Akkumulatoren A1 bis A8 und die geraden Relaiskontakte k2 bis k16 mit den negativen Anschlussklemmen der Akkumulatoren A1 bis A8 verbunden.
Zum Vermessen oder Prüfen der Leistungsfähigkeit der Akkumulatoren A1 bis A8 werden in einer ersten Messphase die Akkumulatoren A1 bis A8 durch Schließen der Relaiskontakte k1 und k16 bei offenen Relaiskontakten k2 bis k15 in Serie geschaltet an die Stromversorgungseinrichtung 1 und die elektronische Last 2 angeschlossen.
Beide Messphasen werden mit einer Vorrichtung entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Schaltplan durchgeführt, nämlich in der ersten Messphase bei geschlossenen Relaiskontakten k1 und k16 mit einer Serienschaltung der Akkumulatoren A1 bis A8 und nach Beendigung der ersten Messphase mit einer Trennung der Serienschaltung mittels der vorzugsweise als Hoch- spannungs- und Hochstrom-Relais ausgebildeten Relaiskontakte k1 bis k16 zur Durchführung der zweiten Messphase, bei der jeweils die Kontakte k1 und k2 bis k15 und k16 geschlossen werden. Um eine Gleichbehandlung der Akkumulatoren A1 bis A8 sicherzustellen, erfolgt das Vermessen der einzelnen Akkumulatoren A1 bis A8 bei der individuellen Messung mittels eines zufallsabhängigen (Random) Schließens der Relaiskontakte k1 bis k16, um vom Lade- und Entladezustand der einzelnen Akkumulatoren A1 bis A8 unabhängige individuelle Kapazitätsmessungen durchzuführen.
Die Ansteuerung der Relaiskontakte k1 bis k16 sowie die Aufzeichnung der an den Messpunkten MP1 bis MP8 erfassten Messwerte erfolgt über das Interface 4 zu einer individuell pro- grammierten Steuerung und Messsoftware der Computersteuerung 3. Dabei steuert das Interface 4 sowohl die die Relaiskontakte der Schalteinrichtung 5 als auch die Verbindung der Messpunkte MP1 bis MP8 mit der Messeinrichtung 16 an. Neben einem Vermessen von Akkumulatoren zur Bestimmung von für Akkumulatoren charakteristischen Kenndaten und/oder Profilen für die Auswahl geeigneter Akkumulatoren für Großspeicher beziehungsweise Batteriekraftwerke ist das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Bestimmung des Degradationszustands von Batterie- oder Akkumulatorsystemen einsetzbar, wobei davon ausgegangen wird, dass die Degradationsmessungen von Akkumulatorsystemen in der Regel auf der Bildung einer Energiebilanz unter Berücksichtigung von Modellen für das aktuelle Zellenverhalten basieren. Alle Modelle gehen davon aus, dass die Ladezustandsmessung mit zunehmender Betriebsdauer einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Drift unterliegt, so dass die Kapazitätsmessung eines Akkumulatorsystems mit einer Unbestimmtheit belegt ist, die mit der Zeit stark zunimmt. Daher müssen alle Akkumulatorsysteme regelmäßig definierte Ladezustände anfahren, beispielsweise eine Vollladung, um die Bestimmung des Ladezustands zu kalibrieren, wobei für die Durchführung der Kalibrierung das Akkumulatorsystem ein festgelegtes Betriebsregime fährt.
Zur Anwendung des zweiten Messverfahrens, bei dem die verbleibenden N - 1 Akkumulatoren in Serienschaltung bis zu ihrer jeweiligen Kapazitätsgrenze nachgeladen und derjenige Akkumulator, der seine Kapazitätsgrenze erreicht hat, von der Serienschaltung der N - X Akkumulatoren abgetrennt wird bzw. bei dem die noch nicht vollständig entladenen N - 1 Akkumulatoren in Serienschaltung an die Last angeschlossen vollständig entladen und jeweils derjenige Akkumulator von der Serienschaltung der N - X Akkumulatoren abgetrennt wird, der vollständig entladen ist, werden in die Verbindungen der in Serie geschalteten Akkumulatoren A1 bis A8 zusätzliche Relaiskontakte angeordnet, von denen in dem in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt aus der Messvorrichtung gemäß Fig. 1 die zusätzlichen Relaiskontakte k17 bis k23 in Verbindung mit den Akkumulatoren A1 - A5 dargestellt sind. Handelt es sich beispielsweise bei dem Akkumulator A3 um den Akkumulator der in Serie geschalteten Akkumulatoren A1 bis A8, der die geringste Kapazität besitzt, so werden nach der Vollladung des Akkumulators A3 die zuvor zur Serienschaltung der Akkumulatoren A1 bis A8 geschlossenen Relaiskontakte k19 und k20 geöffnet und die Relaiskontakte k4 und k5 geschlossen. Handelt es sich bei dem Akkumulator mit der geringsten Kapazität um den Ak- kumulator A1 in der Messvorrichtung gemäß Fig. 1 , so wird nach der Vollladung des Akkumulators A1 der Relaiskontakt k1 geöffnet, der Relaiskontakt k3 geschlossen und der Relaiskontakt k17 in geöffnet. Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Zyklenfestigkeit der Akkumulatoren A1 - A8 ist in Fig. 3 der Ladezustand von fünf Akkumulatoren A1 bis A5 gekreuzt schraffiert dargestellt, wobei angenommen wird, dass der Akkumulator A4 die geringste Kapazität der Akkumulatoren A1 bis A5 aufweist. Bei Vollladung des Akkumulators A4 weisen die Akkumulatoren A1 , A2, A3 und A5 noch Restkapazitäten auf, die bei Anwen- dung der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Auftrennen der Serienschaltung in der zweiten Messphase einzeln an die Stromversorgungseinrichtung 1 angeschlossen und bis zum Erreichen ihrer Kapazitätsgrenze nachgeladen werden. Die der jeweiligen Kapazität der Akkumulatoren A1 bis A5 entsprechenden Messwerte bei Vollladung, üblicherweise die entsprechenden Ladeströme, Ladespannungsverläufe und Ladezeiten, werden gespeichert und beispielsweise als Messwerte in eine Darstellung der Kapazität des jeweiligen Akkumulators über der Anzahl von Aufladungen und Entladungen eingetragen.
In gleicher Weise würde in der dritten Messphase der Akkumulator A4 als erster der in Serie geschalteten Akkumulatoren A1 bis A5 vollständig entladen sein, während die Akkumulatoren A1 , A2, A3 und A5 noch Restladungen enthalten, die in der vierten Messphase durch einzelnes Entladen der Akkumulatoren A1 , A2, A3 und A5 über die Last bis zu deren vollständigem Erreichen des Entladezustands entladen würden.
Bei Anwendung der zweiten Variante der erfindungsgemäßen Lösung würde nach dem Errei- chen der Vollladung des Akkumulators A4 mit der geringsten Kapazität und Speicherung des entsprechenden Kapazitätswertes der Akkumulator A4 von der Serienschaltung der Akkumulatoren A1 bis A5 abgetrennt, und die verbleibenden Akkumulatoren A1 , A2, A3 und A5 würden in der zweiten Messphase weiterhin in Serie geschaltet nachgeladen werden bis gemäß dem Schaubild der Fig. 3 der Akkumulator A1 seine Kapazitätsgrenze erreicht hat, der entspre- chende Messwert gespeichert und der Akkumulator A1 von der Serienschaltung der verbleibenden Akkumulatoren A1 , A2, A3 und A5 abgetrennt wird, so dass die verbleibenden Akkumulatoren A2, A3 und A5 weiter in Serie geschaltet bis zum Erreichen Ihrer jeweiligen Kapazitätsgrenze nachgeladen werden. In gleicher Weise würde beim Entladen der in Serie geschalteten Akkumulatoren A1 bis A5 der Akkumulator A4 als erster entladen sein, während die Akkumulatoren A1 , A2, A3 und A5 noch Restladungen besitzen, die in der vierten Messphase durch sukzessives Abtrennen des Akkumulators, der jeweils vollständig entladen ist, weiter entladen werden.
Vorrichtungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Vermessen oder Prüfen von Akkumulatoren sollen nachfolgend anhand der Fig. 4 bis 16 näher erläutert werden.
Aufgrund der unterschiedlichen geometrischen Strukturen von Akkumulatoren beziehungsweise Akkumulatorzellen sind für unterschiedliche Akkumulatortypen angepasste Aufnahmen beziehungsweise Halterungen vorgesehen, die das gleichzeitige Vermessen von mehreren Akkumulatoren beziehungsweise Akkumulatorzellen ermöglichen. In den nachfolgenden Figuren wird auf zwei unterschiedliche Akkumulatortypen Bezug genommen, ohne dass die Erfindung auf diese Aufnahmen beziehungsweise Halterungen beschränkt ist. In den Fig. 4 bis 8 ist einer Halterung für Akkumulatoren vom„Pouchzellen-Typ" dargestellt, die aus einer Halterung 7 mit einem quaderförmigen Gestell besteht, das eine Bodenplatte 71 , eine Deckplatte 74 und Seitenwände 76, 77 aufweist, zwischen denen mindestens eine, in diesem Ausführungsbeispiel aber zwei Führungsplatten 72, 73 angeordnet sind. Die Führungsplatten 72, 73 und die Deckplatte 74 weisen zwei parallele Reihen von Führungsschlitzen 70 auf, die in vorgegebenen Abständen zueinander zur Aufnahme einer vorgeschriebenen Anzahl von Pouchzellen 12, 13 enthalten, deren Länge der maximalen Breite der Pouchzellen 12 ,13 entspricht.
Oberhalb der Deckplatte 74 ist ein plattenförmiger Kontaktträger 75 angeordnet, der eine der Anzahl paralleler Führungsschlitze 70 entsprechende Anzahl Kontaktplatten 1 1 aufweist, auf denen voneinander getrennt Ladekontakte 9 zum Laden und Entladen der Pochzellen 12, 13 und Messkontakte 10 zum Erfassen der Messsignale angeordnet sind.
Zur Anpassung der Lade- und Messkontakte 9, 10 an unterschiedlich breite Pouchzellen 12, 13 ist zumindest eine der beiden parallelen Reihen von Kontaktplatten 1 1 in paralleler Ausrichtung zu den Führungsschlitzen 70 in den Führungen in Richtung des Doppelpfeiles A gemäß Fig. 5 verschiebbar angeordnet.
Aufgrund der unterschiedlichen Länge der Pouchzellen 12, 13 ist die Halterung 7 zur Auf- nähme der Pouchzellen 12, 13 derart ausgebildet, dass nicht nur Pouchzellen 12, 13 unterschiedlicher Breite, sondern auch unterschiedlicher Länge von der Halterung 7 aufgenommen werden können. Zu diesem Zweck ist zumindest eine der beiden Führungsplatten 72, 73 höhenverstellbar und beide Führungsplatten 72, 73 sind um 180 0 in der Ebene drehbar in das Gestell der Halterung 7 einsetzbar, wobei infolge eines unterschiedlichen Abstandes der Führungsschlitze 70 von den Seitenwänden 76, 77 in der einen Ausrichtung der Führungsplatten 72, 73 die Führungsschlitze 70 der Deckplatte 74 und der Führungsplatten 72, 73 zueinander fluchten, während sie in der anderen Stellung der Führungsplatten 72, 73 gegeneinander versetzt sind. Je nach Länge der Pouchzellen 12, 13 wird entweder die obere Führungsplatte 73 oder die untere Führungsplatte 72 oder es werden beide Führungsplatten um 180° gedreht. Für kurze Pouchzellen 13 wird - wie in Fig. 8 dargestellt - die obere Führungsplatte 73 um 180° gedreht, so dass diese auf den zwischen den Führungsschlitzen 70 ausgebildeten Stegen der oberen Führungsplatte 73 aufliegen. Für Pouchzellen mittlerer Länge wird die untere Führungsplatte 72 um 180° gedreht, so dass diese Pouchzellen auf den zwischen den Führungsschlitzen 70 ausgebildeten Stegen der unteren Führungsplatte 72 aufliegen. Für lange Pouch- zellen 12 werden die Führungsplatten 72, 73 - wie in Fig. 4 dargestellt - so ausgerichtet, dass ihre Führungsschlitze 70 mit denen der Deckplatte 74 fluchten, so dass lange Pouchzellen auf der Bodenplatte 72 zur Auflage kommen.
Die Höhenverstellbarkeit der Führungsplatten 72, 73 ermöglicht dabei eine Anpassung der Halterung 7 an unterschiedliche Längen kurzer und mittellanger Pouchzellen 13.
Zur Verbindung des Kontaktträgers 75 mit der Deckplatte 74 und festen Kontaktierung der Lade- und Messkontakte 9, 10 mit den abgewinkelten Kontaktfahnen 120 der Pouchzellen 12, 13 gemäß den Fig. 6 und 7 sind Verschraubungen 78 vorgesehen, die gleichmäßig über die Oberfläche des Kontaktträgers 75 verteilt für einen gleichmäßigen Andruck sorgen.
Fig. 5 zeigt in einer Draufsicht die zur Anpassung an unterschiedliche Kontaktabstände in Richtung des Doppelpfeiles verstellbaren Kontaktplatten 1 1 zumindest der einen der beiden parallelen Kontaktplattenreihen mit den darauf angeordneten Lade- und Messkontakten 9, 10. Dabei ist jeweils eine Kontaktreihe einer Pouchzelle 12 zugeordnet, so dass in diesem Ausführungsbeispiel 8 Pouchzellen 12 zur gleichzeitigen und individuellen Vermessung in die Halterung 7 eingesetzt und über die Lade- und Messkontakte 9, 10 vermessen oder geprüft werden können. Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Halterung 7 mit einer darin eingesetzten langen Pouchzelle 12 und deren Kontaktfahnen 120 sowie mit den auf dem Kontaktträger 75 angeordneten Kontaktplatten 1 1 mit den darauf angeordneten Lade- und Messkontakten 9, 10. Zur Verbindung des Kontaktträgers 75 mit der Deckplatte 74 des Gestells der Aufnahme 7 sind Verschraubun- gen 78 vorgesehen, die eine definierte und feste Verbindung mit den Kontakten der Pouchzellen 12 gewährleisten.
Fig. 7 zeigt in vergrößerter Darstellung das Detail V gemäß Fig. 6 mit der umgebogenen Kontaktfahne 120 der Pouchzelle 12, einem kraftschlüssig mit der Kontaktfahne 120 verbundenen Messkontakt 10 und den Kontaktträger 75 sowie die Deckplatte 74.
In den Fig. 9 bis 12 ist perspektivisch sowie in verschiedenen Ansichten eine Halterung 8 zur Aufnahme prismatischer Akkumulatoren 14 dargestellt, die auf einer Trägerplatte 80 angeordnet und durch Anschläge 87, 88 lagefixiert sind. Zum Vermessen einer Vielzahl prismatischer Akkumulatoren 14 werden mehrere Trägerplatten 80 neben, über- oder hintereinander in einer der Halterung 7 gemäß den Fig. 4 bis 8 entsprechenden Halterung angeordnet. Die Lade- und Messkontakte 9, 10 sind auf Leiterplatten 81 angeordnet, die zur Anpassung an unterschiedliche Kontaktabstände der prismatischen Akkumulatoren 14 auf Führungsschienen 82, 83 verstellbar gelagert sind, in die Lagerführungen 84, 85 der Leiterplatten 81 eingreifen.
Die Ladekontakte 9 sind über Ladeanschlüsse 86 mit den Relaiskontakten k1 bis k16 der Schalteinrichtung 5 gemäß Fig. 1 und die Messkontakte 10 mit Messpunkten MP1 bis MP4 verbunden, die an die Messvorrichtung angeschlossen sind. Die Halterung 8 ist für prismatische Akkumulatoren 14 mit unterschiedlichen Außenabmessungen mittels der Anschläge 87, 88 stufenlos variabel einstellbar, wobei die entlang der Führungsschienen 82, 83 verschiebbaren Leiterplatten 81 eine Anpassung der Lade- und Messkontakte 9, 10 an unterschiedliche Abstände der positiven und negativen Pole der prismatischen Akkumulatoren 14 ermöglichen. Die elektrische Kontaktierung und die Kontaktierung mit Messfühlern erfolgt anhand verschiebbarer Kupferblöcke.
Sowohl in der Halterung 7 für Pouchzellen 12, 13 entsprechend den Fig. 4 bis 8 als auch in der Halterung 8 für prismatische Akkumulatoren 14 entsprechend den Fig. 9 bis 12 erfolgt die Kontaktierung der Pouchzellen 12, 13 beziehungsweise prismatischen Akkumulatoren 14 mit- tels einer schrauben-, klemmen- und lötfreien Kontaktierung sowie Fixierung der Pouchzellen 12, 13 oder prismatischen Akkumulatoren 14 mittels Federkontaktstiften, deren Kontaktfläche nach Art eines Waffeleisens ausgebildet ist, so dass eine Kontaktierung auch durch Oxidschichten oder Verschmutzungen auf den Kontaktpolen der Akkumulatoren 12 bis 14 gewährleistet ist. In den Fig. 13 bis 16 ist eine Auswahl an Messkurven schematisch dargestellt, die mittels der in den Fig. 1 und 4 bis 12 dargestellten und vorstehend beschriebenen Messvorrichtungen aufgenommen wurden.
Fig. 13 zeigt den Verlauf der Zellenspannung U [V] und der Zellentemperatur T [°C] einer Messzelle über der Zeit t [sec] bei einer Umgebungstemperatur von 45° C nach 350 Ladezyklen. Von 0 bis ca. 2500 Sekunden, d.h. in einer Zeitspanne von ca. 40 Minuten, erfolgt ein Ladevorgang mit 1 C, d.h. mit einem der Kapazität der Messzelle entsprechenden Ladestrom, bei dem die Zellenspannung von 2,0 V auf ca. 2,8 V ansteigt und die Zellentemperatur von ca. 52 ° C auf ca. 47 ° C abfällt. An den Ladevorgang schließt sich ein ebenfalls ca. 2500 Sekunden dauernder Entladevorgang an, bei dem die Zellenspannung auf ca. 1 ,8 V abfällt, während die Zellentemperatur auf 51 ,5° C ansteigt.
Fig. 14 zeigt den prozentualen Verlauf der Energie E [%] von drei Messzellen C1 , C2 und C3 über der Anzahl von Lade- und Entladezyklen (Cycle [#]) bei Lade- und Entladevorgängen mit 1 C und einer Umgebungstemperatur von 45° C. Die tatsächlichen Messungen wurden - in durchgezogenen Linien dargestellt - über ca. 550 Zyklen aufgenommen und mit gestrichelten Linien extrapoliert. Die Messkurven aller drei Messzellen C1 , C2 und C3 zeigen eine nahezu lineare Abnahme der Energie E [%] mit zunehmenden Lade- und Entladezyklen, wobei als Lebensdauerende einer Zelle eine Abnahme der Energie E [%] auf 80% angenommen wird, was die Messzelle C3 nach ca. 1 .600 Zyklen und die Messzelle C2 nach ca. 1 .900 Zyklen erreicht, während die Messzelle C1 mehr als 2.000 Zyklen verkraftet.
Da die Messungen bei einer Umgebungstemperatur von T = 45 °C erfolgten, kann von einer Vervierfachung des Lebensdauerendes der Messzellen ausgegangen werden, da ausgehend von einer Umgebungstemperatur von 25° C jede Temperaturerhöhung um 10° C ungefähr einer Verdoppelung der Alterung einer Akkumulatorzelle entspricht. Der Kurvenverlauf der Messungen gemäß Fig. 14 zeigt somit ein Lebensdauerende der Messzelle C3 bei > 7.000 Zyklen, der Messzelle C2 bei > 7.600 Zyklen und der Messzelle C1 bei > 8.000 Zyklen. Fig. 15 zeigt den Verlauf der Entladeenergie E [%] und der Zellentemperatur T [°C] einer Messzelle über der C-Rate zur Beurteilung der Hochstromfähigkeit der Messzelle und deren Temperaturverhalten ohne Kühlung bzw. Abfuhr der beim Laden der Messzelle anfallenden Wärme. Während die Energie bzw. Kapazität der Messzelle mit zunehmender C-Rate zu- nächst abfällt, um bei C-Raten über 2 C wieder anzusteigen, steigt die Zellentemperatur von 25° C bis ca. 80 ° C mit zunehmender C-Rate kontinuierlich an.
Fig. 16 zeigt den Verlauf der Zellenspannung U [V] einer Messzelle über der Energie E [%] der Messzelle während des Ladens und Entladens ohne vorangegangenen Lade- und Entladezyk- lus (Cycle #0) und nach 224 Zyklen (Cycle #224). Während der künstlichen Alterung verändert sich beim Laden und Entladen die Zellenspannung signifikant und kann daher zur Ladezustandsdefinition (SOC) herangezogen werden. Darüber hinaus steigt der Innenwiderstand Ri der Messzelle, der sich aus der Differenz des Kurvenverlaufs beim Laden und Entladen ergibt mit der Anzahl der Zyklen signifikant an (Ri2 > Rn ).
Bezugszeichenliste
1 Stromversorgungseinrichtung
2 elektronische Last
3 Steuereinrichtung
4 Interface
5 Schalteinrichtung
6 - 8 Halterung
9 Ladekontakte
10 Messkontakte
1 1 Kontaktplatten
12 lange Pouchzellen
13 kurze Pouchzellen
14 prismatische Akkumulatoren
70 Führungsschlitze
71 Bodenplatte
72, 73 Führungsplatten
74 Deckplatte
75 Kontaktträger
76, 77 Seitenwände
78 Verschraubungen
80 Trägerplatte
81 Leiterplatte
82, 83 Führungsschienen
84, 85 Lagerführungen
86 Ladeanschlüsse
87, 88 Anschläge
120 Kontaktfahnen
A1 - A8 Akkumulatoren
C1 - C3 Messzellen
k1 - k23 Schaltkontakte (Relaiskontakte)
MP1 -MP8 Messpunkte

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Vermessen und Prüfen der Leistungsfähigkeit von Akkumulatoren durch Bestimmung von für Akkumulatoren charakteristischen Kenndaten und/oder Kennprofilen, dadurch gekennzeichnet, - dass in einer ersten Messphase N Akkumulatoren (A1 - A8) in Serie geschaltet an eine Stromversorgungseinrichtung (1 ) angeschlossen und unter Vorgabe vorbestimmter erster Vermessungsparameter gemeinsam geladen werden bis ein die geringste Kapazität der Akkumulatoren (A1 - A8) aufweisender Akkumulator vollständig geladen ist und mehrere der Energie dieses Akkumulators entsprechende Messwerte gespeichert und dieser Akkumulator von der Serienschaltung abgetrennt wird, dass in einer zweiten Messphase die verbleibenden N - 1 Akkumulatoren (A1 - A8) bis zu ihrer Vollladung nachgeladen werden und mehrere der Energie jedes der N - 1 Akkumulatoren (A1 - A8) entsprechende Messwerte gespeichert werden, dass in einer dritten Messphase die N Akkumulatoren (A1 - A8) erneut in Serie ge- schaltet an eine Last (2) angeschlossen und unter Vorgabe vorbestimmter zweiter
Vermessungsparameter entladen werden, Messwerte aufgezeichnet werden bis der die geringste Kapazität der Akkumulatoren (A1 - A8) aufweisende Akkumulator vollständig entladen ist und von der Serienschaltung abgetrennt wird,
und dass in einer vierten Messphase die noch nicht vollständig entladenen N - 1 Ak- kumulatoren (A1 - A8) an die Last (2) angeschlossen und vollständig entladen werden, wobei N eine ganze Zahl > 1 ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Messphase die Serienschaltung der N - 1 Akkumulatoren (A1 - A8) aufgetrennt und die noch nicht vollständig geladenen Akkumulatoren (A1 - A8) einzeln an die Stromversorgungseinrichtung (1 ) angeschlossen und bis zu ihrer jeweiligen Vollladung nachgeladen werden und ein der Kapazität jedes der N-1 Akkumulatoren (A1 - A8) entsprechender Messwert gespeichert wird,
und dass in der vierten Messphase die Serienschaltung der Akkumulatoren (A1 - A8) aufgetrennt und die noch nicht vollständig entladenen N - 1 Akkumulatoren (A1 - A8) einzeln an die Last (2) angeschlossen und vollständig entladen werden. wobei N eine ganze Zahl > 1 ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Messphase die verbleibenden N - 1 Akkumulatoren (A1 - A8) in Serienschaltung bis zu ihrer jeweiligen Kapazitätsgrenze nachgeladen werden und mehrere der Energie desjenigen Akkumulators entsprechende Messwerte gespeichert und dieser Akkumulator von der Serienschaltung der N - X Akkumulatoren (A1 - A8) abgetrennt wird, der seine Kapazitätsgrenze erreicht hat,
und dass in der vierten Messphase die noch nicht vollständig entladenen N - 1 Akkumulatoren (A1 - A8) in Serienschaltung an die Last (2) angeschlossen, vollständig entladen und jeweils derjenige Akkumulator von der Serienschaltung der N - X Akkumulatoren (A1 - A8) abgetrennt wird, der vollständig entladen ist, wobei N und X ganze Zahlen mit N > 1 und 2 < X < N sind.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messphasen mindestens einmal wiederholt werden.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten und zweiten Messphase die in Serie geschalteten Akkumulatoren (A1 - A8) unter Vorgabe der vorbestimmten ersten Vermessungsparameter bis zum Erreichen der Ladeschlussspannung geladen und in der dritten und vierten Messphase bis zum Erreichen der Entladeschlussspannung entladen werden.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste oder zweite Vermessungsparameter der Ladestrom (I), die Ladespannung (U), die Ladezeit und die Temperatur der in Serie geschalteten Akkumulatoren beziehungsweise jedes einzelnen Akkumulators vorgesehen sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Umgebungstemperatur (T) als erster und/oder zweiter Vermessungsparameter vorgesehen ist.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer fünften Messphase jeder der N Akkumulatoren (A1 - A8) einzeln an die Stromversorgungseinrichtung (1 ) und die Last (2) angeschlossen und zur Bestimmung seiner spezifischen Eigenschaften wie Kapazität (C), Impedanz oder Innenwider- stand (Ri) sowie zur Aufnahme von Mess-, Last-,Temperatur-, Alterungs- und/oder Degradationskurven mindestens einmal geladen und entladen wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mess-, Last-, Alterungs- und/oder Degradationsprofile programmgesteuert mittels einer Steuer- und Messsoftware bestimmt werden.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass in den Messphasen ein vorzugsweise programmiertes, vorbestimmtes
Zyklisierungs- und/oder Lastprofil zur beschleunigten Alterung, Kapazitätsdegradation, Impedanzzunahme und Innenwiderstandserhöhung der in Serie geschalteten Akkumulatoren (A1 - A8) beziehungsweise jedes einzelnen Akkumulators (A1 - A8) durchgeführt wird.
1 1 . Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Halterung (6, 7, 8) zur Aufnahme von Akkumulatoren (A1 - A8) mit unterschiedlichen Abmessungen und eine Schalteinrichtung (5) mit steuerbaren Schaltkontakten (k1 - k16) zur Serienschaltung der Akkumulatoren (A1 - A8) und An- schluss der in Serie geschalteten Akkumulatoren (A1 - A8) an eine Stromversorgungseinrichtung (1 ), eine Last (2) und eine Messvorrichtung, zum Auftrennen der Serienschaltung und zum individuellen Anschließen jedes einzelnen Akkumulators (A1 - A8) an die Stromversorgungseinrichtung (1 ), die Last (2) und die Messvorrichtung.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (5) mindestens eine der Anzahl zu vermessender Akkumulatoren (A1 - A8) entsprechende Anzahl steuerbarer Schaltkontakte (k1 - k16) enthält, mit denen in der ersten Messphase die Akkumulatoren (A1 - A8) in Serie an die Stromversorgungseinrichtung (1 ), an die Last
(2) und an die Messvorrichtung anschließbar sind und mit denen nach der ersten Messphase die Serienschaltung auftrennbar und in der zweiten Messphase jeder einzelne Akkumulator (A1 - A8) an die Stromversorgungseinrichtung (1 ), an die Last (2) und die Messvorrichtung anschließbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Last aus einer elektronischen Last (2) besteht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nullpunktabsenkung beim Laden und Entladen der Akkumulatoren (A1 - A8) der Minuspol der elektronischen Last (2) mit dem Minuspol einer Spannungsquelle (15) verbunden ist, deren Pluspol über eine Z-Diode (D1 ) an den Minuspol der Stromversorgungseinrichtung (1 ) angeschlossen ist.
15. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontakte (k1 - k16) der Schalteinrichtung (5) aus einer Relais- Schaltung mit einer Anzahl von Relaiskontakten bestehen, die der doppelten Anzahl der in Serie schaltbaren Akkumulatoren (A1 - A8) entspricht.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladekontakte (9) und die Messkontakte (10) der Messfühler aus Druckstiftkontakten bestehen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstiftkontakte eine Kontaktfläche mit einer nach Art eines Waffeleisens ausgebildeten Oberflächenstruk- tur aufweisen.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (6, 7, 8) stufenlos verstellbare Aufnahmen für Akku- mulatoren (A1 - A8) mit unterschiedlichen Außenabmessungen und/oder Abständen der elektrischen Kontakte der Akkumulatoren (A1 - A8) aufweist.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Halterung (7) für als Pouchzellen (12, 13) ausgebildete
Akkumulatoren vorgesehen ist, die aus einem kastenförmigen Gestell mit einer Bodenplatte (71 ), einer Deckplatte (74) und mindestens einer Führungsplatte (72, 73) zwischen der Deckplatte (74) und der Bodenplatte (71 ) besteht, wobei die Deckplatte (74) und die mindestens eine Führungsplatte (72, 73) Führungsschlitze (70) zur Aufnahme der Pouch- zellen (12, 13) aufweisen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Führungsschlitze (70) der maximalen Breite der Pouchzellen (12, 13) entspricht.
21 . Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Führungsplatte (72, 73) in der Ebene um 180° drehbar in den zwischen der Deckplatte (74) und der Bodenplatte (71 ) gebildeten Raum einsetzbar ist, derart, dass in der einen Aus- richtung der Führungsplatte (72, 73) zur Aufnahme von langen Pouchzellen (12) die in der Führungsplatte (72, 73) angeordneten Führungsschlitze (70) mit den in der Deckplatte (74) angeordneten Führungsschlitzen (70) fluchten und in der anderen Ausrichtung der Führungsplatte (72, 73) zur Aufnahme von kurzen Pouchzellen (13) die in der Führungsplatte (72, 73) angeordneten Führungsschlitze (70) versetzt zu den in der Deckplatte (74) angeordneten Führungsschlitzen (70) angeordnet sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (72, 73) höhenverstellbar zwischen der Deckplatte (74) und der Bodenplatte (71 ) angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Deckplatte (74) ein Kontaktträger (75) mit in der Ebene des Kontaktträgers (75) seitlich verschiebbaren Lade- und Messkontakten (9, 10) aufsetzbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Halterung (8) aus mindestens einer Trägerplatte (80) mit Aufnahmen für prismatische Akkumulatoren (14) und Führungsschienen (82, 83) zur Führung von Leiterplatten (81 ) besteht, die paral- lel zur Ebene der elektrischen Kontakte der Akkumulatoren (A1 - A8) verstellbar sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen (82, 83) stufenlos verstellbar sind und die Aufnahmen für prismatische Akkumulatoren (14) aus Anschlägen (87, 88) bestehen, die verstellbar auf der Trägerplatte (80) angeordnet sind.
26. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (6, 7, 8) in einen Wärmeschrank zur Variation der Umgebungstemperatur beim Vermessen der Akkumulatoren (A1 - A8) einsetzbar sind.
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