DD274499A1

DD274499A1 - Unterwassergeraetetraeger mit tiefensteurung mittels strahruder

Info

Publication number: DD274499A1
Authority: DD
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des technischen Zustandes von Akkumulatorenzellen im Zellenverband im lastlosen und im belasteten Zustand. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass nach Aufnahme der Spannungsverlaeufe der Zellen im unbelasteten und belasteten Zustand die an sich bekannten Kenndaten, wie Leerlaufspannung, Spannungsabfall unmittelbar zu Beginn der Belastung und Spannungsabfall im Verlauf der Belastung, im Speicher (1) abgelegt werden, wobei die maximale Leerlaufspannung und die minimalen Spannungsabfaelle einen gesonderten Zugriff erhalten, um in den Quotientenbildnern (2, 3, 4) die relativen Kennwerte der Zellen als die Quotienten aus den Leerlaufspannungen der Zellen zur maximalen Leerlaufspannung und aus den minimalen Spannungsabfaellen zu den synchronen Spannungsabfaellen zu bilden. Die im Speicher (5) abgelegten und in der Anzeige (6) sichtbaren Groessen sind ein Mass fuer den technischen Zustand, insbesondere die Unterschiede zwischen den Zellen. Fig. 1

Description

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe os Jurch gelöst, indem an sich bekannte Kenndaten aus dem Spann jngsverlauf einer unbelasteten und wenige Minuten belasteten Bleistarterbatterie so aufgearbeitet werden, d iß die Zellen mit Extremwerten, die maximale Leerlaufspannung und die minimalen Spannungsabfälle unmittelbar zu Beginn db* Belastung und im Verlauf der Belastung, vorliegen.

Erfindungsgemäß werden die Leerlaufspannungen der Zellen zur maximalen Leerlaufspannung einer Zelle im Zellenverband ins Verhältnis gesetzt, so daß jene Zelle mit dem kleinsten relativen Wert den schlechtesten Ausgangszustand besitzt. Infolge der Quotientenbildung ist es möglich, den Ausgleichszustand der Zollen zu vernachlässigen, und eine Ruhepause nach aktiven Phasen der Zellen kann gering gehalten oder nicht erfordeiIi. Ί werden.

Erfindungsgemäß wird unter Belastung der technische Zustand der Zellen nach Relativierung (Differenzbildung u nd Quotientenbildung) abgeleitet. Die geringsten Spannungsabfälle unmittolbarzu Beginn und im Verlauf der Belastung werden zu den synchronen Spannungsabfällen aller Zellen ins Verhältnis gesetzt. Die Verhältnisgrößen besitzen den Charakter relativer Kennwerte, die, bezogen auf die physikalischen Prozessee in den Zellen,

• die Ruhegleichheit,

• die Gleichheit des Gesamtwiderstandes und

• die Gleichheit der Ruhekapazität

verkörpern und damit ein Ausdruck für den technischen Zustand, insbesondere die Unterschiede im technischen Zustand zwischen den Zellen sind. Aufgrund des relativen Charakters der Kennwerte sind alle Störgrößen, wie Veränderungen im Belastungsstrom, Temperatureinflüsse usw. kompensiert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispial näher erläutert werden. Dazu zeigt Fig. 1 einen Übersichtsplan jener Baugruppen, in denen die Ermittlung der relativen Kennwerte erfolgt.

Nachdem die Spannungsmeßwerte an den unbelasteten und den belasteten Zellen der Bleistarterbatterie entsprechend der Patentanmeldung für sin „Verfahren zur Ermittlung des technischen Zustandes von Bleibatterien, insbesondere Bleistarlerbatterien" aufgenommen und rechentechnisch verarbeitet wurden, liegen für die Zellen im Speicher 1 die Leerlaufspannungen, die Spannungsabfälle zwischen Leeriaufspannung und idealisierter Spannung nach Zuschalten der Last und die Spannungsabfälle im idealistisierten Spannungsverlauf unmittelbar nach Zuschalten der Last und am Ende der Belastung von vorzugsweise 3 min vor, wobei die maximale Leerlaufspannung einer Zelle im Zellenverband und die minimalen Spannungsabfälle einen gesonderten Zugriffsplatz erhalten.

Im Quotientenbildner 2 werden did Leerlaufspannungen der einzelnen Akkumulatorenzellen zur maximalen Leerlaufspannung, im Quotientenbildner 3 der minimale Spannungsabfall zwischen der Leerlaufspannung und dem idealisierten Spannungswert nach Zuschalten der Last zu dem synchronen Spannungsabfall der anderen Zellen und im Quotientenbildner 4 der minimale Spannungsabfall des idealisierten Spannungsverlaufes zwischen unmittelbarem Lastbeginn und Lastenda zu den dementsprechenden Spannungsabfall der anderen fellen ins Verhältnis gesetzt.

Die im Ergebnis vorliegenden relativen Kennwerte v/erden im Speicher 5 abgelegt und sind für die Anzeige 6, bezogen auf die jeweilige Zellenpaarung,abrufbereit. Die relativen Kennwerte sind ein Maß für die Unterschiede zwischen den Akkumulatorenzellen im Ladezustand und im physikalischen Zustand. Die jeweils geringste Größe der Kennwerte charakterisiert die Zelle mit dem schlechten elektrischen Verhalten.

Da entsprechend dem Ausführungsbeispiel den Kennwerten unterschiedliche physikalische Zustände und Vorgänge, wie hauptsächlich Ladezustand, innerer ohmscher Widerstand und Diffusionsvorgänge, zugrunde liegen, können Wartungs- und spezielle Instandsetzungsmaßnahmen abgeleitet werden.

Claims

Verfahren zur Ermittlung des technischen Zustandes von Akkumulatorenzellen im Zellenverband, wobei an sich bekannte Kenndaten aus dem Spannungsverlauf, im unbelasteten und belasteten Zustand der Bleistarterbatterie, bezogen auf die Zellen, genutzt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Zelle bzw. die Zellen mit der maximalen Leerlaufspannung und den minimalen Spannungsabfällen unmittelbar zu Lastbeijinn und im Verlauf der Belastung ermittelt werden und diese Größen im Speicher (1) einen gesonderten Zugriff erhalten, um in den Quotientonbildnern (2,3,4) die Quotienten aus den Leerlaufspannungen der Zellen zur maximalen Leerlaufspannung und aus den minimalen Spannungsabfällen zu Beginn und im Verlauf der Belastung zu den synchronen Spannungsabfällen der Zellen zu ermitteln, die als relative Kennwerte im Speicher (5) abgelegt und in der Anzeige (7) dargestellt werden.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des technischen Zustandes i/on Akkumulatorenzellen im Zellenverband im lastlosen und im belasteten Zustand.

Charakteristik bekannter technischer Lösungen

Die Ermittlung des technischen Zustandes einer Akkumulatorenzelle im Zellenverband ist besonders dann von Interesse, wenn man die Ursache für den Verlust der Funktionsfähigkeit der Bleistarterbatterie sucht oder wenn man ein Umpolen einer Zelle infolge einer Tiefentladung verhindern will.

Für Starterbatterien sind eine Reihe von Verfahren bekannt, die aus der momentanen Elektroiytdichte (z.B. Bestimmung des Brechungsindexes, Messungen mit Ionenaustauschermembran usw.) Schlußfolgerungen über den Ladezustand und den technischen Zustand ableiten. Die von den Verfahren geforderten Bedingungen sind in der Regel in der Praxis nicht einzuhalten.

Ausgehend von der am leichtesten zu erfassenden Ausgangsgröße, der Zellenspannung, ist in der Offenlegungsschrift DE 282 7479 ein Verfahren beschrieben, das bei Unterschreiten der minimalen Grenzspannung einer Zelle die weitere Enladung des Akkumulators verhindert. Über einen durch die Zellenspannung gespeisten Optokoppler erfolgt die Signalgewinnung. Dieses Verfahren schützt die schwächste Zelle vor einer Tiefentladung, die zur Umpolung führt, gestattet aber keine Diagnoseaussage bezüglich des technischen Zustandes der Akkumulatorzellen des Zellenverbandes. Bezüglich der Ermittlung des technischen Zustandes der Zellen ist in der Patentschrift DE 3438783 eine „Überwachungseinrichtung für eine Batterie" näher erläutert. Dieses vor allem für die Überwachung parallel geschalteter Zweige (Zellenverbände) entwickelte Verfahren geht von der Spannungsmessung aus. Es wird die Differenzspannung zwischen den Zweigen und den Zellen ermittelt und daraus auf den Zustand der Elemente des Akkumulators geschlossen. Das Verfahren erlaubt auch im Verlauf des Belastungsprozesses Unterschiede zu erkennen. In erster Linie wurde es entwickelt, um eine Spannungsumkehr bestimmter Elemente zu verhindern. Damit werden die Phasen des Spannungsverlaufes bei einer Entladung nicht selektiv beurteilt und diese nicht zielgerichtet zwischen den Zellen verglichen. Infolgedessen ist eine detaillierte Ermittlung des technischen Zustandes nicht zu erwarten und Schlußfolgerungen des technischen Zustandes nicht zu erwarten und Schlußfolgerungen bezüglich der Instandsetzungsnotwendigkeit und der Instandsetzungswürdigkeit nicht möglich. Demzufolge ist das Schließen auf den technischen Zustand nur bedingt möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung des technischen Zustandes von Akkumulatorenzellen im Zellenverband vorzuschlagen, welches es gestattet, allein aus der Messung der Klemmenspannung der Zellen im unbelasteten und in den ersten Minuten de» belasteten Zustandes durch den Vergleich der Zellen untereinander Aussagen über den technischen Zustand der einzelnen Zellen ohne hohen technischen Aufwand bei verringerter Meßunsicherheit zu gewinnen, um daraus gleichzeitig die Instandsetzungsnotwendigkeit und die Instandsetzungswürdigkeit abzuleiten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des technischen Zustandes von vorzugsweise in Reihe geschalteten Akkumulatorenzellen zu entwickeln, mittels dessen allein aus der Messung des Spannungsverlaufes unmittelbar ,vor und während der Belastung der Zellen im Zellenwiderstand in den ersten Minuten, durch den Vergleich von Spannungsgrößen der Zellen untereinander bei Relativierung relative Kennwerte gebildet werden und somit Einflußgrößen auf den Spannungsverlauf, wi6 Stärke des Belastungsstromes, Elektrotyttemperatur, Güte der abgelaufenen Ausgleichsprozesse im Inneren nach Ladungen oder Entladungen, Genauigkeit der Meßwertaufnahme, selbständig kompensiert werden und nicht als Ausgangswert berücksichtigt werden müssen.