DE19913627A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Laden eines Akkumulators sowie Verfahren zum Überprüfen des Ladezustands eines Akkumulators - Google Patents

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung (10) zum Laden eines Akkumulators (12) mittels einer variablen Energiequelle (11), die beispielsweise ein Solarmodul ist, beschrieben. Weiterhin wird ein Verfahren zum Überprüfen des Ladezustands eines solchen Akkumulators (12) beschrieben. Um eine gleichmäßige Ladung sowie eine Überwachung des Ladezustands des Akkumulators (12) auch bei einem nicht konstanten Ladestromangebot bewerkstelligen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die von der variablen Energiequelle (11) erzeugte Energie zunächst in einem Kondensator (13) zwischengespeichert und mittels eines Impulsgenerators (20) in definierte Strompulse und Pulspausen umgewandelt und in dieser Form dem Akkumulator (12) zugeführt wird. Die Strompulse haben eine konstante Pulshöhe und/oder Pulsweite. Die nicht konstanten Ladeströme werden über eine zeitliche Variation der Pulspausen reflektiert. Über die Strompulse wird der Akkumulator (12) derart geladen, daß ein "Memory-Effekt" oder eine Verkürzung der Lebensdauer des Akkumulators (12) verhindert wird. Die Überwachung des Ladezustands des Akkumulators (12) erfolgt über eine Messung und Auswertung des Spannungsverlaufs im Akkumulator (12) als Reaktion auf die Strompulse.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden eines Akkumulators mittels einer varia­ blen Energiequelle. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Ver­ fahren zum Überprüfen des Ladezustands eines Akkumulators.

Bei Akkumulatoren handelt es sich um wiederaufladbare Batte­ rien, die neben einer weiten Bandbreite an Anwendungsmöglich­ keiten beispielsweise auch als Puffer zum Betrieb solarbe­ triebener Verbraucher verwendet werden. Solche solarbetriebe­ nen Verbraucher erhalten ihre Energie aus einem Solarmodul. Um die Verbraucher auch in Phasen ohne Beleuchtung mit Ener­ gie versorgen zu können, werden häufig zusätzliche Akkumula­ toren auf der Basis von Lithium (Li) oder Nickel (Ni) einge­ setzt. Gerade die nickelbasierten Akkumulatoren haben jedoch das Problem, daß bei einem nicht konstanten Ladestromangebot, wie es durch ein Solarmodul durchaus gegeben sein kann, eine geeignete Ladung sowie Ladeüberwachung der Akkumulatoren nicht möglich ist.

Nickelbasierte Akkumulatoren werden in der Regel nach der Konstantstrommethode geladen. Der typische Verlauf des Lade- /Entladezyklus eines nickelbasierten Akkumulators verläuft derart, daß die Spannung während der Konstantstromladung zu­ nächst steil ansteigt, um dann in ein Plateau zu münden. Wäh­ rend dieser "Plateauphase", in der der größte Teil der akti­ ven Elektronenmasse geladen wird, ändert sich also die Span­ nung nur unwesentlich. Das Ende der Ladung kündigt sich beim nickelbasierten Akkumulator durch einen darauf folgenden buc­ kelförmigen Spannungsverlauf an. Während dieses buckelförmi­ gen Spannungsverlaufs nimmt zunehmend der innere chemische Kurzschluß des Sauerstoffkreislaufs den Ladestrom auf. Nach dem Abfallen der Spannung muß der Ladestrom dann abgeschaltet werden.

Da der Nutzer eine zuverlässige Anzeige des Ladungszustandes auch im Plateaubereich, das heißt im Bereich von etwa 10 bis 70% der Nennkapazität des Akkumulators wünscht, ist der Wert der Akkumulator-Zellspannung für eine solche Anzeige ungeeig­ net. Allenfalls der Spannungsbuckel am Ende der Ladephase kann bei einem automatisierten Ladevorgang zur Erkennung des Ladeschlusses dienen.

Werden nickelbasierte Akkumulatoren mehrmals nach nur teil­ weiser Entladung wieder aufgeladen, so reduziert sich ihre Kapazität zunehmend. Diese Erscheinung wird beobachtet, wenn die Entladung bereits oberhalb von 1,1 V beendet werden. Sie wird als "Memory-Effekt" bezeichnet, da sich der Akkumulator an die vorausgegangenen Teilentladungen zu erinnern scheint. Bei einem solchen Kapazitätsverlust des Akkumulators müssen einige Zyklen mit einer Entladeschlußspannung deutlich unter­ halb 1,1 V geführt werden, um die ursprüngliche Kapazität wieder herzustellen. Ein in gleicher Weise reversibler Kapa­ zitätsverlust wird nach starker, insbesondere bei erhöhter Temperatur stattfindender Überladung des nickelbasierten Ak­ kumulators festgestellt.

Alle bisher verfügbaren Ladebausteine basieren auf dem Kon­ stantstromprinzip und werten den Spannungsverlauf während der Ladung aus. Voraussetzung für eine ausreichende Ladeüberwa­ chung ist aber, daß tatsächlich während des gesamten Ladevor­ gangs auch ein konstanter Ladestrom schließt. Wird der Strom unterbrochen oder nimmt er zwischenzeitlich einmal ab, so fällt auch gleichzeitig die Akkumulatorspannung und es wird das Ladeende festgestellt. Gerade bei einer solaren Akkumula­ torladung ist aber der Ladestrom nicht konstant und es können diese Ladebausteine nicht verwendet werden.

Eine bekannte Möglichkeit, einen Akkumulator mit einem Solar­ modul zu laden ist, ihn mit einer Schutzdiode direkt mit dem Solarmodul zu verbinden. In diesem Fall ist aber keine Lade­ überwachung gegeben. Man kann jedoch eine maximale Spannung vorgeben, bei der der Akkumulator dann von dem Solarmodul ge­ trennt wird. Eine Teilladung, die den "Memory-Effekt" produ­ ziert, ist aber damit nicht zu verhindern.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorlie­ genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden eines Akkumulators mittels einer varia­ blen Energiequelle, sowie ein Verfahren zum Überprüfendes Ladezustands eines Akkumulators zu schaffen, bei dem/der die beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Ladung und eine Überprüfung des Ladezustands des Akkumu­ lators auch bei einem nicht konstanten Ladestromangebot pro­ blemlos durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren zum Laden eines Akkumulators mittels ei­ ner variablen Energiequelle gelöst, das erfindungsgemäß da­ durch gekennzeichnet ist, daß die von der variablen Energie­ quelle erzeugte Energie in definierte Strompulse und Pulspau­ sen umgewandelt und in dieser Form dem Akkumulator zugeführt wird.

Auf diese Weise ergibt sich ein schonendes Ladeverfahren für die Akkumulatoren. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Laden nickelbasierter Akkumulatoren mittels Solarmodulen geeignet. Durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren wird es möglich, daß der Akkumulator auch bei einem nicht konstanten Ladestromangebot optimal ge­ laden wird, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung der Lebens­ dauer oder zu Kapazitätseinbußen des Akkumulators kommen kann.

Ein Grundgedanke bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, daß der durch die variable Energiequelle erzeugte La­ destrom unterschiedlicher Höhe in definierte Strompulse und Pulspausen umgewandelt wird. Durch die definierte Einstellung der Strompulse und die zeitliche Dauer der Pulspausen wird der Akkumulator immer mit einem ausreichend hohen, konstanten Ladestrom versorgt. Wird der Ladestrom unterbrochen oder nimmt er zwischenzeitlich einmal ab, wird dies über die Länge der Pulspausen reflektiert, so daß ein Abfall der Akkumula­ torspannung, der eine Beendigung des Ladevorgangs hervorrufen würde, verhindert wird. Auf diese Weise können Phänomene wie det beschriebene "Memory-Effekt" oder dergleichen verhindert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Laden des Akkumulators wird es auch bei Verwendung von variablen Ener­ giequellen nunmehr möglich, bekannte Überwachungsverfahren zur Überwachung des Ladezustands des Akkumulators zu verwen­ den.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Akkumulator so­ mit mittels einer modifizierten Konstantstrommethode geladen werden.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhaft wird die von der variablen Energiequelle erzeugte Energie in einem Kondensator zwischengespeichert.

Vorteilhaft werden die Strompulse mittels eines Impulsgenera­ tors erzeugt.

Wenn die erzeugte Energie in einem Kondensator zwischenge­ speichert wird, wird es möglich, mittels Impulsgenerator dem Akkumulator Strompulse zuzuführen.

Diese Strompulse sind vorzugsweise in ihrer Pulshöhe und Pulsweite konstant. Die nicht konstanten Ladeströme, wie sie bei Verwendung von Solarmodulen häufig auftreten, werden dann vorteilhaft dadurch reflektiert, daß die Pulspausen zwischen den einzelnen Strompulsen variabel sind. Wenn als variable Energiequelle ein Solarmodul verwendet wird, können die Puls­ pausen bei hoher Sonneneinstrahlung sehr kurz sein. Bei ge­ ringer Sonneneinstrahlung werden die Pulspausen dann länger.

Vorteilhaft ist die variable Energiequelle als Solarmodul ausgebildet. Solarmodule weisen unter anderem eine Anzahl von Solarzellen auf, und können beispielsweise in einem entspre­ chenden Verbraucher integriert sein oder extern über ein Ka­ bel mit dem Verbraucher verbunden sein. Allerdings ist die Erfindung nicht auf Solarmodule beschränkt, so daß auch ande­ re variable Energiequellen denkbar und möglich sind.

Vorteilhaft ist der Akkumulator auf Nickelbasis ausgebildet.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Überprüfen des Ladezustands eines Akkumulators bereitgestellt, der insbesondere mittels eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Laden eines Akkumulators geladen wird. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeich­ net, daß zum Überprüfen des Ladezustands der Spannungsverlauf im Akkumulator als Reaktion auf die Strompulse gemessen und ausgewertet wird.

Dadurch wird es möglich, daß der Nutzer auch eine zuverlässi­ ge Anzeige des Ladungszustands im Plateaubereich der Kon­ stantstrommethode, das heißt im Bereich von 10 bis 70% der Nennkapazität des Akkumulators erhält.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird weiterhin erreicht, daß die Ladung des Akkumulators auch bei variablem Ladestrom­ angebot genau und zuverlässig überprüft werden kann. Zu den Vorteilen, Effekten, Wirkungen und der Funktionsweise des er­ findungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausfüh­ rungen zum erfindungsgemäßen Verfahren zum Laden eines Akku­ mulators mittels einer variablen Energiequelle vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen. Zur Ladezustandsauswer­ tung des Akkumulators sind verschiedene Möglichkeiten denk­ bar, die weiter unten näher beschrieben werden.

Die Messung und Auswertung des Spannungsverlaufs als Reaktion auf die Strompulse wird in der Regel als Impulsantwort be­ zeichnet.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhaft wird die Größe und/oder Form der Spannungssprünge gemessen und ausgewertet. Dabei wird von dem Grundgedanken Gebrauch gemacht, daß die Impulsantworten im Bereich der Nor­ malladung unabhängig vom Ladestrom sind. Die Form und Größe der Impulsantwort ändert sich jedoch mit steigendem Ladezu­ stand. Zu Beginn des Ladevorgangs sind die Spannungssprünge, das heißt die Differenz der Akkumulatorspannungen im Strom­ puls und in der Pulspause groß. Mit zunehmender Ladung des Akkumulators nimmt diese Differenz ab, durchläuft ein Minimum und steigt zum Ladeende hin wieder an. Dieses Verhalten kann dann zur Ladeüberwachung eingesetzt werden.

In weiterer Ausgestaltung kann die in den Pulspausen anlie­ gende Spannung gemessen und ausgewertet werden. Nach Abklin­ gen des Ladestrompulses stellt sich in der Regel ein Gleich­ gewicht ein und es fließen keine Ströme mehr. In dieser Si­ tuation kann die chemisch relevante Leerlaufspannung des Ak­ kumulators gemessen werden. In einer bevorzugten Ausgestal­ tungsform ist es möglich, daß die Ladung des Akkumulators zu­ nächst mit einem hohen Ladestrom in den Strompulsen begonnen und so lange angewendet wird, bis die widerstandsfrei gemesse­ ne Spannung in den Pulspausen einen Grenzwert erreicht. Dann werden die Ladepulshöhen so nachgeregelt, daß diese Spannung konstant bleibt. Dieses Verfahren ähnelt dem bekannten "Resi­ stance-Free-Voltage-Verfahren".

Vorteilhaft kann nach Beendigung eines Strompulses die Ab­ klingkurve der Spannung in den Pulspausen gemessen und ausge­ wertet werden. Insbesondere, wenn sich der Zeitraum zwischen zwei aufeinander folgenden Strompulsen bis hin in den Sekun­ denbereich verlängert, läßt sich dadurch die Ladezustandser­ kennung noch verfeinern. In diesem Fall kann auch das langsa­ me Abklingen der Akkumulatorspannung registriert und aus die­ sem Verlauf auf den Fortschritt des Ladevorgangs geschlossen werden. Ein solches Verfahren ist auch unter der Bezeichnung "Voltage-Descend-Expander" bekannt.

Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Möglichkeiten zur Ladezustandsüberwachung können sowohl einzeln, das heißt un­ abhängig voneinander, oder in beliebiger Kombination durchge­ führt werden. Werden beispielsweise zwei oder drei der ge­ nannten Möglichkeiten gleichzeitig angewendet, läßt sich die Genauigkeit einer Aussage über den Ladungszustand des Akkumu­ lators erhöhen.

Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Laden eines Akkumulators, insbesondere unter Verwendung eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Laden des Akkumulators, und zum Überprüfen des Ladezustands des Akkumulators, insbesondere unter Verwendung eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Überwachung des Lade­ zustands, bereitgestellt. Die Vorrichtung weist erfindungsge­ mäß einen Akkumulator, eine variable Energiequelle und einen Kondensator zum Zwischenspeichern der von der variablen Ener­ giequelle erzeugten Energie auf.

Über eine derartige Vorrichtung kann der Akkumulator auf ein­ fache und gleichmäßige Weise auch bei einem variablen La­ destromangebot geladen werden, ohne daß die Lebensdauer des Akkumulators verringert wird oder sich ein "Memory-Effekt" einstellen kann. Zu den Vorteilen, Effekten, Wirkungen und der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Vers­ fahren zum Laden des Akkumulators und zum erfindungsgemäßen Verfahren zum Überprüfen des Ladezustands eines Akkumulators vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhaft ist ein Sensorelement zur Messung und Auswertung des Spannungsverlaufs im Akkumulator vorgesehen. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausführungsformen des Sen­ sorelements beschränkt. Das Sensorelement kann je nach Bedarf mit einer geeigneten Auswerteeinrichtung verbunden sein, in der die vom Sensorelement gemessenen Werte ausgewertet und gegebenenfalls angezeigt werden.

Vorteilhaft kann das Sensorelement zur Messung und Auswertung der Größe und/oder der Form der Spannungssprünge ausgebildet sein.

In weiterer Ausgestaltung kann das Sensorelement zur Messung und Auswertung der in den Pulspausen anliegenden Spannung ausgebildet sein.

Vorteilhaft kann das Sensorelement auch zur Messung und Aus­ wertung der sich nach Beendigung eines Strompulses in den Pulspausen einstellenden Abklingkurve der Spannung ausgebil­ det sein.

Vorzugsweise ist die variable Energiequelle als Solarmodul ausgebildet.

In weiterer Ausgestaltung kann der Akkumulator auf Nickelba­ sis ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Vor­ richtung zum Laden eines Akkumulators;

Fig. 2 ein Diagramm, in dem ein Impulsmuster für die Ladung des Akkumulators dargestellt ist; und

Fig. 3 ein Diagramm, in dem Impulsantworten des Akkumulators bei verschiedenen Ladezuständen und Ladeströmen dar­ gestellt sind.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zum Laden eines Akkumula­ tors dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist zunächst eine als Solarmodul ausgebildete variable Energiequelle 11 auf. Die variable Energiequelle 11 ist über eine Leitung 14 mit einem integrierten Laderegler 19 verbunden. Der integrierte Lade­ regler 19 weist einen Impulsgenerator 20 und einen Stromreg­ ler 21 für einen Verbraucher 15 auf. Der integrierte Ladereg­ ler 19 ist über eine Leitung 16 mit einem Akkumulator 12 ver­ bunden, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als nickelba­ sierter Akkumulator ausgebildet ist. Sowohl der Akkumulator 12 als auch die variable Energiequelle 11 sind über eine Lei­ tung 17 mit einem Verbraucher 15 verbunden. Sofern eine aus­ reichende Sonnenstrahlung vorhanden ist, wird von der als So­ larmodul ausgebildeten variablen Energiequelle 11 soviel Strom erzeugt, daß der Verbraucher 15 damit betrieben werden kann. Gleichzeitig wird über die variable Energiequelle 11 auch der Akkumulator 12 geladen. Sofern die in das Solarmodul 11 einstrahlende Sonnenenergie zum Betrieb des Verbrauchers 15 nicht ausreicht, wird der Verbraucher 15 über den Akkumu­ lator 12 betrieben.

Um eine gleichmäßige Aufladung des Akkumulators 12 sowie eine vorteilhafte Überwachung des Ladezustands des Akkumulators 12 auch bei nicht konstantem Ladestromangebot aus dem Solarmodul 11 gewährleisten zu können, ist ein Kondensator 13 vorgese­ hen. Die vom Solarmodul 11 erzeugte elektrische Energie wird zunächst im Kondensator 13 zwischengespeichert. Dadurch ist es möglich, dem Akkumulator 12 durch den Impulsgenerator 20 erzeugte Strompulse zuzuführen, die in ihrer Pulshöhe und Pulsweite konstant sind. Die nicht konstanten Ladeströme wer­ den dann dadurch reflektiert, daß die Pulspausen zwischen den einzelnen Strompulsen variieren können. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Lebensdauer des Akkumulators 12 verkürzt wird, beziehungsweise sich in diesem der sogenannte "Memory- Effekt" einstellen kann.

In der Leitung 14 ist weiterhin eine Schutzdiode 18 vorgese­ hen. Diese verhindert, daß der Kondensator 13 bei nicht aus­ reichender Sonneneinstrahlung durch das Solarmodul 11 entla­ den werden kann.

Der Stromregler 21 für den Verbraucher 15 hat unter anderem die Funktion, eine Tiefenentladung des Akkumulators 12 durch den Verbraucher 15 zu verhindern.

Nachfolgend wird nun ein Verfahren zum Laden des Akkumulators 12 sowie ein Verfahren zur Überwachung des Ladezustands des Akkumulators 12 beschrieben.

Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, wird die vom So­ larmodul 11 erzeugte Energie in Strompulse umgewandelt, die dann dem Akkumulator 12 zugeführt werden. Ein beispielhaftes Impulsmuster für die Ladung des Akkumulators 12 ist in Fig. 2 dargestellt. Um eine ausreichende Dehnung der Impulsantwort zu erhalten, wurde ein Strompuls von 1 CA eingestellt. Dieser Strompuls wird jeweils für eine Dauer von 6 Sekunden gehal­ ten, um einen deutlichen, nachweisbaren Anstieg der Spannung zu verzeichnen. Nach Beendigung des Strompulses wurde eine Pulspause von variabler Zeitdauer durchlaufen. Im vorliegen­ den Ausführungsbeispiel wurden diese Pulspausen derart zwi­ schen 54 Sekunden und 24 Sekunden variiert, daß sich ein in Fig. 3 dargestellter arithmetischer Mittelwert des Lade­ stroms von 0,1 CA und 0,2 CA einstellte. Zur Ladung des Akku­ mulators 12 wurden diesem die gemäß Fig. 2 definierter Strompulse zugeführt.

In Fig. 3 sind verschiedene Impulsantworten des Akkumulators 12 bei verschiedenen Ladezuständen und Ladeströmen darge­ stellt. Diese Impulsantworten sind Spannungszustände im Akku­ mulator 12, die sich als Reaktion auf die Strompulse des La­ destroms einstellen. Die Fig. 3a bis 3c stellen jeweils Impulsantworten des Akkumulators 12 bei einem arithmetischen Mittel des Ladestroms von 0,1 CA dar. Die Fig. 3d bis 3f stellen Impulsantworten des Akkumulators 12 bei einem arith­ metischen Mittel des Ladestroms von 0,2 CA dar. In den Fig. 3a und 3d sind jeweils Impulsantworten zu Beginn des La­ devorgangs des Akkumulators 12 dargestellt. Die Fig. 3b und 3e zeigen Impulsantworten, die nach rund einem Viertel des Ladevorgangs aufgenommen wurden. In den Fig. 3c und 3f sind schließlich Impulsantworten zum Ende des Ladevorgangs des Akkumulators 12 dargestellt.

Wie aus den verschiedenen Meßkurven zu ersehen ist, sind die Impulsantworten im wesentlichen unabhängig vom Ladestrom und bei den jeweiligen Ladezuständen im wesentlichen gleich. Die Impulsantworten ändern sich jedoch im Verlaufe des Ladevor­ gangs, obwohl immer mit demselben, in Fig. 2 dargestellten, Strompuls geladen wurde.

Am Anfang des Ladevorgangs (Fig. 3a, 3d) sind die Spannungs­ sprünge sehr groß. Die Impulsantwort steigt zunächst steil an, flacht dann im weiteren Verlauf ab und läuft dann nach Beendigung des Strompulses in einer Abklingkurve aus, bevor sie durch den nächsten Strompuls erneut stark ansteigt.

Im weiteren Verlauf des Ladevorgangs ändern sich die Größe und Form der Impulsantworten auf die Strompulse, wie dies in den Fig. 3b und 3e dargestellt ist. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, nimmt die Größe der Impulsantworten auf ein Minimum ab. Wenn der Akkumulator 12 beispielsweise mit der Konstantstrommethode geladen wird, treten diese Minima der Impulsantworten während desjenigen Ladezeitraums auf, in dem sich der Akkumulator 12 im "Plateaubereich" der Ladungskurve befindet. Wie weiter oben bereits eingehender beschrieben wurde, ist dies der Bereich von etwa 10 bis 70% der Nennkapa­ zität des Akkumulators 12.

Durch eine Messung des in Fig. 3 dargestellten Spannungsver­ laufs als Reaktion auf die Strompulse wird ermöglicht, den Ladungszustand des Akkumulators 12 auch im "Plateaubereich" überprüfen zu können.

Gegen Ende des Ladevorgangs (Fig. 3c, 3f) werden die Span­ nungssprünge aufgrund der Strompulse wieder größer. Durch diesen erneuten hohen Anstieg der Spannungssprünge kann nun­ mehr auf ein Erreichen des Endes des Ladevorgangs für den Ak­ kumulator 12 geschlossen werden.

Zur Messung und Auswertung der jeweils unterschiedlichen Spannungskurven, die sich als Reaktion auf die Strompulse im Verlaufe des Ladevorgangs des Akkumulators 12 ergeben, können geeignete, nicht dargestellte Sensorelemente vorgesehen wer­ den. Diese Sensorelemente können beispielsweise die Größe und/oder Form der Spannungssprünge messen. Weiterhin ist es möglich, daß über die Sensorelemente die in den Pulspausen anliegende Spannung gemessen und ausgewertet wird. Schließ­ lich ist es auch denkbar, daß die Sensorelemente zur Messung und Auswertung der sich nach Beendigung eines Strompulses in den Pulspausen einstellenden Abklingkurve der Spannung ausge­ bildet sind. Je nach Bedarf und Anwendungsfall können die einzelnen Sensorelemente entweder allein oder in jeder belie­ bigen Kombination verwendet werden.

Durch die erfindungsgemäße Bereitstellung von Strompulsen mit konstanter Pulshöhe und Pulsweite sowie variablen Pulspausen wird es möglich, den Akkumulator 12 auch bei nicht konstantem Ladestromangebot problemlos laden zu können. Gleichzeitig wird es über die von den Strompulsen über die Ladedauer im Akkumulator 12 erzeugten unterschiedlichen Impulsantworten möglich, genaue Aussagen über den Ladezustand des Akkumula­ tors 12 zu machen. Damit kann die Lebensdauer des Akkuniula­ tors 12 erhöht und ein Auftreten des "Memory-Effekts" redu­ ziert werden.

Claims (18)

1. Verfahren zum Laden eines Akkumulators (12) mittels einer variablen Energiequelle (11), dadurch gekennzeichnet, daß die von der variablen Energiequelle (11) erzeugte Energie in definierte Strompulse und Pulspausen umgewandelt und in dieser Form dem Akkumulator (12) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der variablen Energiequelle (11) erzeugte Energie in einem Kondensator (13) zwischengespeichert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strompulse mittels eines Impulsgenerators (20) erzeugt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Strompulse mit konstanter Pulshöhe und/oder Pulsweite erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Pulspausen zwischen den einzelnen Strompulsen variabel sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die variable Energiequelle (11) als So­ larmodul ausgebildet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Akkumulator (12) auf Nickelbasis ausgebildet ist.

8. Verfahren zum Überprüfen des Ladezustands eines Akkumula­ tors (12), der mittels eines Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 7 geladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Überprüfen des Ladezustands der Spannungsverlauf im Akkumulator (12) als Reaktion auf die Strompulse gemessen und ausgewertet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe und/oder Form der Spannungssprünge gemessen und aus­ gewertet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Pulspausen anliegende Spannung gemessen und ausgewertet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach Beendigung eines Strompulses die Abklingkurve der Spannung in den Pulspausen gemessen und ausgewertet wird.

12. Vorrichtung zum Laden eines Akkumulators (12), insbesonde­ re unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, und zum Überprüfen des Ladezustands des Akkumulators (12), insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 11, mit einem Akkumulator (12), einer variablen Energiequelle (11) und einem Kondensator (13) zum Zwischenspeichern der von der variablen Energiequelle (11) erzeugten Energie.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensorelement zur Messung und Auswertung des Span­ nungsverlaufs im Akkumulator (12) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement zur Messung und Auswertung der Größe und/oder der Form der Spannungssprünge ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sensorelement zur Messung und Auswertung der in den Pulspausen anliegenden Spannung ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement zur Messung und Aus­ wertung der sich nach Beendigung eines Strompulses in den Pulspausen einstellenden Abklingkurve der Spannung ausge­ bildet ist.

17. vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Energiequelle (11) als Solarmodul ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (12) auf Nickelbasis ausgebildet ist.