DD293462A5 - METHOD FOR MONITORING THE CHARGING STATUS OF A RECHARGEABLE, LOCKED BATTERY - Google Patents

METHOD FOR MONITORING THE CHARGING STATUS OF A RECHARGEABLE, LOCKED BATTERY Download PDF

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DD293462A5
DD293462A5 DD90339356A DD33935690A DD293462A5 DD 293462 A5 DD293462 A5 DD 293462A5 DD 90339356 A DD90339356 A DD 90339356A DD 33935690 A DD33935690 A DD 33935690A DD 293462 A5 DD293462 A5 DD 293462A5
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Wolfhard Seyferth
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur UEberwachung des Ladezustandes einer wiederaufladbaren, verschlossenen Batterie. In wiederaufladbaren, verschlossenen Batterien kommt es im Laufe der Zeit aufgrund einer Wasserzersetzung zu einem Anstieg der Saeuredichte und damit auch zu einem Anstieg der Klemmenspannung im geladenen Zustand. Ergebnisse von Verfahren zur UEberwachung des Ladezustands von Batterien werden durch diesen Effekt verfaelscht. Das neue Verfahren soll die Verfaelschung ausgleichen und eine schaedliche Tiefentladung verhindern. Nach jedem Ladevorgang wird eine Ruhespannung U0 gemessen und mit einer fuer eine geladene Batterie ueblichen Referenzspannung URef verglichen. Die ermittelte Differenz dient zur Bestimmung einer korrigierten Entladeschluszspannung UKES, bei der die Batterie abgeschaltet werden musz. Das Verfahren eignet sich insbesondere fuer die UEberwachung des Ladezustandes einer wiederaufladbaren, verschlossenen Batterie mit festgelegtem Elektrolyten, wie sie in batteriebetriebenen Fahrzeugen im intermittierenden Betrieb verwendet werden. Fig. 1{Verfahren; UEberwachung; Ladezustand; wiederaufladbare, verschlossene Batterie; Ruhespannung; Referenzspannung; Entladeschluszspannung; Klemmenspannungsanstieg; Tiefentladung}The invention relates to a method for monitoring the state of charge of a rechargeable, sealed battery. In rechargeable, sealed batteries it comes in the course of time due to a decomposition of water to an increase in Saeuredichte and thus also to an increase in the terminal voltage in the charged state. Results of battery state of charge monitoring procedures are corrupted by this effect. The new procedure should compensate for the falsification and prevent a total discharge. After each charging operation, a quiescent voltage U0 is measured and compared with a reference voltage Uref, which is common for a charged battery. The determined difference serves to determine a corrected Entladeschluszspannung UKES, in which the battery must be turned off. The method is particularly suitable for monitoring the state of charge of a rechargeable, sealed battery with fixed electrolyte, as used in battery-powered vehicles in intermittent operation. Fig. 1 {method; Monitoring; State of charge; rechargeable, sealed battery; Open-circuit voltage; Reference voltage; Entladeschluszspannung; Terminal voltage rise; Deep discharge}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Ladezustandes einer wiederaufladbaren, verschlossenen Batterie, wobei zumindest die Klemmenspannung gemessen wird. Vorzugsweise handelt es sich dabei um sogenannte verschlossene Batterien mit festgelegten Elektrolyten, die in batteriebetriebenen Fahrzeugen, z.B. Gabelstaplern, im intermittierenden Betrieb verwendet werden.The invention relates to a method for monitoring the state of charge of a rechargeable, sealed battery, wherein at least the terminal voltage is measured. Preferably, these are so-called sealed batteries with fixed electrolytes used in battery powered vehicles, e.g. Forklifts, to be used in intermittent operation.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Lange Zeit wurden in batteriebetriebenen Fahrzeugen sogenannte Naßbatterien verwendet. Bei diesem Batterietyp kommt es während des Ladevorgangs durch Gasung zu einer Wasserzersetzung. Die Dichte der in der Batterie enthaltenen Säure erhöht sich dadurch. Eine Zunahme der Säuredichte bedeutet zugleich auch eine Zunahme der Batteriespannung. Das heißt, daß von zwei vollgeladenen Batterien diejenige eine höhere Klemmenspannung aufweist, die durch Wasserverlust eine Säure höherer Dichte enthält. Füllt man das zersetzte Wasser nach und paßt damit auch wieder die Säuredichte an, so entspricht auch die Batteriespannung wieder ihrem Normalwert. Durch das rtändig erforderliche Nachfüllen von Wasser sind die Naßbatterien als wartungsanfällig bekannt.For a long time, so-called wet batteries were used in battery-operated vehicles. With this type of battery, gassing occurs during charging due to water decomposition. The density of the acid contained in the battery increases as a result. An increase in the acid density also means an increase in the battery voltage at the same time. That is, of two fully charged batteries, one has a higher terminal voltage containing a higher density acid due to loss of water. If you replenish the decomposed water and thus adjust the acid density again, the battery voltage also returns to its normal value. Due to the constantly required refilling of water, the wet batteries are known to be maintenance-prone.

Zur Vermeidung der Wartung sind sogenannte verschlossene Batterien mit festgelegtem Elektrolyt entwickelt worden. Bei diesen Batterien wird aufgrund besonderer Ladeverfahren und der Gasreduktion in den verschlossenen Zellen der Wasserverlust so gering wie möglich gehalten. Der Flüssigkeitsvorrat des Elektrolyten ist für die Lebensdauer der Batterie bemessen. Ein Wassernachfüllen ist nicht mehr möglich. Da die Wasserzersetzung bei verschlossenen Batterien mit festgelegtem Elektrolyt nicht ganz ausgeschlossen werden kann, führt der Wasserverlust mit der Zeit zu einer ansteigenden Säuredichte. Wie bereits oben im Zusammenhang mit den Naßbatterien ausgeführt, nimmt mit der höheren Säuredichte automatisch die Batterie-Klemmenspannung ZU.To avoid maintenance so-called sealed batteries have been developed with a fixed electrolyte. With these batteries, the loss of water is kept as low as possible due to special charging procedures and the gas reduction in the sealed cells. The liquid supply of the electrolyte is designed for the life of the battery. A water refilling is no longer possible. Since water decomposition can not be completely ruled out in sealed batteries with a fixed electrolyte, the loss of water over time leads to an increasing acid density. As stated above in connection with the wet batteries, the battery terminal voltage automatically increases with the higher acid density.

Unter den beschriebenen Einsatzbedingungen werden üblicherweise Kontrollgeräte eingesetzt, die die Batteriespannung überwachen und auf den Rückgang der Batteriespannung während der Entladung reagieren. Zweck dieser Kontrollgeräte ist die Verhinderung der Unterschreitung einer zulässigen Entladespannung und der damit verbundenen Batterie-Tiefentladung. Die bei verschlossenen Batterien mit zunehmender Betriebszeit ansteigende Säuredichte und der damit verbundene Batteriespannungsanstieg führt bei bekannten Kontrollgeräten zu verfälschten Abschaltwerten bzw. Tiefentladungen.Under the conditions of use described, control devices are usually used which monitor the battery voltage and respond to the decrease in battery voltage during the discharge. The purpose of these control devices is to prevent the undershooting of an allowable discharge voltage and the associated battery over-discharge. The increased density of sealed batteries with increasing operating time and the associated increase in battery voltage leads in known control devices to falsified shutdown or deep discharges.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Lebensdauer von Batterien zu erhöhen.The aim of the invention is to increase the life of batteries.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, ein Verfahren zur Überwachung des Ladezustandes einer verschlossenen Batterie unabhängig vom Alterungszustand zu schaffen, durch das eine Tiefentladung der Batterie sicher vermieden wird. Erfindungsgemäß wird nach einer Ladung der Batterie jeweils die Klemmenspannung U«l gemessen und bei der Ermittlung des Ladezustands der Batterie berücksichtigt. Auf diese Weise wird eine eventuelle Spannungserhöhung durch eine höhere Säurekonzentration in die Berechnung mit einbezogen und es kann eine für die Batterie äußerst schädliche Tiefentladung vermieden werden.Object of the present invention is therefore to provide a method for monitoring the state of charge of a sealed battery regardless of the state of aging, by the deep discharge of the battery is reliably avoided. According to the invention, the terminal voltage U «l is measured after each charge of the battery and taken into account in the determination of the state of charge of the battery. In this way, a possible increase in voltage by a higher acid concentration is included in the calculation and it can be a very harmful for the battery deep discharge can be avoided.

Das Verfahren ermittelt den Entladezustand in Abhängigkeit von der Differenz aus der Ruhespannung U0 und der Momentanspannung Ut;, wobei die Ruhespannung Uo gleich der nach dem Laden der Batterie gemessenen Klemmenspannung Ukl ist. Im Gegensatz dazu wird bei dem Verfahren nach Anspruch 2 zunächst errechnet, inwieweit die Referenzspannung UR,i von der Klemmenspannung UKL nach dem Laden der Batterie abweicht. Diese Differenzspannung U0Ki = UKi - UB«f wird zu einer vorher bestimmten Entladeschlußspannung UES addiert und derart eineThe method determines the discharge state as a function of the difference between the rest voltage U 0 and the instantaneous voltage U t ;, the rest voltage Uo being equal to the terminal voltage Ukl measured after charging the battery. In contrast, in the method according to claim 2 is first calculated to what extent the reference voltage U R , i deviates from the terminal voltage U KL after charging the battery. This difference voltage U 0 Ki = U K i - U B << f is added to a previously determined discharge voltage U ES and such a

korrigierte Entladeschlußspannung Ukes = Ues + Uqkl berechnet und gespeichert. Schließlich wird zu verschiedenen Zeitpunkten eine Differenz aus Momentanspannung Uu und korrigierter Entladeschlußspannung Ukes ermittelt und mit einem festgelegten Grenzwert verglichen. Im Regelfalle ist dieser Grenzwert 0, das heißt für Uti - Ukes 0 gilt der Entladezustand als erreicht.corrected final discharge voltage Ukes = Ues + Uqkl calculated and stored. Finally, a difference between instantaneous voltage Uu and corrected final discharge voltage Ukes is determined at different times and compared with a defined limit value. As a rule, this limit value is 0, that is to say for U ti - Ukes 0, the discharge state is considered to be reached.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.Other essential features of the invention will become apparent from the dependent claims.

Ausführungsbeispieleembodiments

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Es zeigenIn the following preferred embodiments of the method according to the invention are explained in detail. Show it

Fig. 1: zwei verschiedene Zellenspannungsverläufe einer Batterie, einmal ausgehend vom geladenen Zustand einer neuen Batterie und ein anderes Mal ausgehend vom geladenen Zustand nach einer Vielzahl von Ladungen;1 shows two different cell voltage waveforms of a battery, once from the charged state of a new battery and another time from the charged state after a plurality of charges.

Fig. 2: ein Kennlinienfeld der Batteriespannung (Spannungsdifferenz) in Abhängigkeit vom Entladegrad bei verschiedenen Entladeströmen.2 shows a characteristic field of the battery voltage (voltage difference) as a function of the degree of discharge at different discharge currents.

Eine verschlossene Batterie mit festgelegtem Elektrolyt, z. B. eine Gelbbatterie, wie sie üblicherweise in elektrisch angetriebenen Flurförderfahrzeugen eingesetzt ist, weist eine Ruhespannung von 2,1 Volt pro Zelle im geladenen Zustand auf. Diese Spannung wird nicht direkt gemessen, sondern an den Batterieklemmen abgenommen und durch die Anzahl der Batteriezellen geteilt. In der Fig. 1 ist der Verlauf der Zellenspannung in Abhängigkeit von der entnommenen Ladung, ausgehend vom Anfangswert 2,1 Volt als Spannungskurve U1 (q) idealisiert dargestellt. Der Anfangswert von 2,1 Volt pro Zelle entspricht der jeweiligen Batterie-Ruhespannung. Sobald die Zellenspannung - nach Messung der Klemmenspannung und Umrechnung in die Zellenspannung - einen Wert von 1,94 Volt pro Zelle erreicht, die als Entladeschlußspannung UES gewertet wird, wird die Leistungsabgabe der Batterie unterbrochen und somit eine Tiefentladung verhindert. Nach η Volladungen ist die Zellenspannung im geladenen Zustand aufgrund der erhöhten Säurekonzentration, z. B. auf 2,2 Volt pro Zelle, angestiegen. Der Verlauf der Spannung nach dem η-ten Ladevorgang ist in der Fig. 1 als Kurve mit der Bezeichnung Un (q) dargestellt. Entsprechend der angehobenen Spannung im geladenen Zuttand ist auch die Spannung, die die Grenze zum entladenen Zustand darstellt, anzuheben. Diese untere Grenze (Entladeschlußspannung UES) beträgt demnach in diesem Fall 2,04 Volt pro Zelle. Eine darüber hinausgehende Entladung der Batterie - gestrichelter Teil der Kurve Un (q) - hätte eine Tiefentladung der Batterie zur Folge.A sealed battery with fixed electrolyte, eg. As a yellow battery, as is commonly used in electrically powered industrial trucks, has a quiescent voltage of 2.1 volts per cell in the charged state. This voltage is not measured directly, but taken from the battery terminals and divided by the number of battery cells. In FIG. 1, the course of the cell voltage as a function of the discharged charge, starting from the initial value of 2.1 volts, is shown in idealized form as a voltage curve U 1 (q). The initial value of 2.1 volts per cell corresponds to the respective battery open circuit voltage. As soon as the cell voltage - after measurement of the terminal voltage and conversion into the cell voltage - reaches a value of 1.94 volts per cell, which is rated as discharge voltage U ES , the power output of the battery is interrupted, thus preventing a deep discharge. After η full loads, the cell voltage in the charged state due to the increased acid concentration, eg. B. at 2.2 volts per cell, increased. The course of the voltage after the η-th charging process is shown in FIG. 1 as a curve with the name U n (q). In accordance with the increased voltage in the loaded Zuttand is also the voltage, which is the limit to the discharged state to raise. This lower limit (final discharge voltage U ES ) is therefore 2.04 volts per cell in this case. A further discharge of the battery - dashed part of the curve U n (q) - would result in a deep discharge of the battery.

Zur Vermeidung einer derartigen Tiefentladung wird der Ladezustand der Batterie durch folgende Schritte überwacht: Nach jeder Ladung der Batterie wird die Klemmenspannung Ui0. gemessen und als Ruhespannung U0 gespeichert. Im laufenden Betrieb wird dann im unbelasteten Zustand die Momentanspannung U11 an den Klemmen gemessen. Zweckmäßigerweise wird die Messung zyklisch in kurzen Abständen vorgenommen. Nach jeder Messung wird die Differenz aus der Ruhespannung U0 und der Momentanspannung UtI gebildet und mit einem zuvor empirisch ermittelten Wert verglichen. Die im Zusammenhang mit dem Spannungsverlauf von u, (q) angegebene zulässige Differenz beträgt 2,1 Volt - 1,94 Volt = 0,16 Volt. Das heißt, daß in diesem Fall der Entladezustand als erreicht gilt, sobald die Differenz aus Ruhespannung U0 und Momentanspannung Uti(normiert auf eine Batteriezelle) 0,16 Volt unterschreitet.To avoid such a deep discharge, the state of charge of the battery is monitored by the following steps: After each charge of the battery, the terminal voltage Ui 0 . measured and stored as rest voltage U 0 . During operation, the instantaneous voltage U 11 is then measured at the terminals in the unloaded state. The measurement is expediently carried out cyclically at short intervals. After each measurement, the difference between the rest voltage U 0 and the instantaneous voltage U tI is formed and compared with a previously empirically determined value. The permissible difference given in connection with the voltage curve of u, (q) is 2.1 volts - 1.94 volts = 0.16 volts. That is, in this case, the discharge state is considered to be reached as soon as the difference between the rest voltage U 0 and instantaneous voltage U ti (normalized to a battery cell) falls below 0.16 volts.

In einem anderen Verfahren ist die an einer neuen Batterie üblicherweise anliegende Klemmenspannung als Referenzspannung URb( abgespeichert. Nach jedem Laden der Batterie wird jeweils die Klemmenspannung UKL (Ruhespannung U0) gemessen und die Differenzspannung Uokl = Uku - Ur,! errechnet. Falls UKu < UR,r so wird UDkl = 0 gesetzt. Die Messungen werden erst nach einer Mindestbelastung durchgeführt, um die Oberflächenspannung der Batterie abzubauen. Die ermittelte Differenzspannung Uokl wird zur vorher festgelegten oder empirisch bestimmten Entladeschlußspannung UES addiert und die Summe UkeS = UEs + UDkl als korrigierte Entladeschlußspannung gespeichert. Im laufenden Betrieb wird die Momentanspannung Uu zyklisch an den Klemmen gemessen, ihr Mittelwert gebildet (Meßwertsiebung) und das Ergebnis Ö,i_der Siebung mit der korrigierten Entladeschlußspannung Ukes verglichen. Der Entladezustand gilt als erreicht, sobald Uu < UKES oder, in einer anderen Ausführungsform, sobald U1I - Ukes einen bestimmten Wert unterschreitet.In another method, the terminal voltage usually applied to a new battery is stored as a reference voltage U Rb ( after each charging of the battery, the terminal voltage U KL (open-circuit voltage U 0 ) is measured and the difference voltage Uokl = Uku-Ur,! U K u <UR, r then U D kl = 0. The measurements are performed only after a minimum load to reduce the surface tension of the battery.The determined difference voltage Uokl is added to the predetermined or empirically determined discharge voltage U ES and the sum Uke S = U E s + U D kl is stored as a corrected discharge voltage During operation, the instantaneous voltage Uu is measured cyclically at the terminals, its mean value is formed (measured value sieving) and the result Ö, i_of the sieving is compared with the corrected final discharging voltage Ukes is considered to have been achieved as soon as Uu <U KES or, in another embodiment, s once U 1 I - Ukes falls below a certain value.

In einem weiteren Verfahren erfolgt eine Messung bzw. Weiterverarbeitung des Wertes der Momentanspannung U1I nur, wenn die Batterie nicht durch einen Verbraucher belastet wird. Zur Erkennung dieses Zustandes wird zweckmäßigerweise der Momentanstrom l,i gemessen. Sobald In nahe 0 (<0,5 Ampere) ist, wird die Momentanspannung Uu kontinuierlich oder zeitdiskret abgetastet und wie oben beschrieben verarbeitet.In a further method, a measurement or further processing of the value of the instantaneous voltage U 1 I takes place only when the battery is not loaded by a load. To detect this condition, the instantaneous current I, i is expediently measured. As soon as In is close to 0 (<0.5 ampere), the instantaneous voltage Uu is sampled continuously or time-discretely and processed as described above.

In einer anderen Ausführungsform wird anstelle der Momentanspannung U,i die Spannung eines von der Klemmenspannung gespeisten Kondensators gemessen. Dem Kondensator sind zum Laden und zum Entladen jeweils eine Diode mit einem vorgeschalteten Widerstand zugeordnet. Die Entladung des Kondensators erfolgt über einen ersten Widerstand und die Ladung des Kondensators vollzieht sich über einen zweiten Widerstand. Die einzelnen Widerstände sind so ausgewählt, daß die Zeitkonstante für den Entladevorgang größer als 1 Minute ist, während die Zeitkonstante für den Ladevorgang im Sekundenbereich liegt, auf jeden Fall aber kleiner ist als die Zeitkonstante für den Entladevorgang. Der Ladezustand kann so auch bei Belastung der Batterie bestimmt werden.In another embodiment, instead of the instantaneous voltage U, i, the voltage of a capacitor fed by the terminal voltage is measured. The capacitor are each assigned a diode with an upstream resistor for charging and discharging. The discharge of the capacitor via a first resistor and the charge of the capacitor takes place via a second resistor. The individual resistors are selected so that the time constant for the discharge process is greater than 1 minute, while the time constant for the charging process in the range of seconds, but in any case is less than the time constant for the discharge. The state of charge can thus be determined even when the battery is loaded.

Eine weitere Ausführungsform berücksichtigt die im Inneren der Batterie stattfindenden langsamen Ausgleichsvorgänge. Ist der Batterie über längere Zeit ein hoher Strom entnommen worden, so liegt die in einer folgenden Lastpause angezeigte Klemmenspannung unter dem Wert, der ihrem tatsächlichen '.adezustand entspricht. Erst nach einer gewissen Erholungspause steigt die Klemmenspannung wieder auf einen ,normalen", dem Ladezustand entsprechenden Wert an. Die Verfälschung durch diesen Effekt ist um so größer, um so höher der Entnahmestrom ist. Aus diesem Grunde erfolgt, wie in Fig. 2 dargestellt, die Bestimmung des Ladezustands der Batterie in Abhängigkeit vom Entnahmestrom. Während der Belastung der Batterie wird laufend der Momentanstrom gemessen und in einer Lastpause zur Auswahl einer bestimmten Kennlinie aus einer Kennlinienschar herangezogen. In der Fig.2 ist die Differenz aus Momentanspannung und korrigierter Entladeschlußspannung über dem Entladegrad q abgebildet. Bei einem relativ geringem Entnahmestrom I = 1, bei dem die Ausgleiciisvorgänge innerhalb der Batterie der Ladungsabgabe noch recht gut folgen können, ist die Differenz Uti - Ukes - 0. sobald die Batterie zu 80% entladen ist. Wollte man diesen Grenzwert (U11 - Ukes = 0) auch für einen relativ hohen Entnahmestrom I = 3 zugrundeAnother embodiment takes into account the slow balancing processes taking place inside the battery. If a high current has been taken from the battery for a long time, the terminal voltage displayed in a subsequent load break is below the value that corresponds to its actual charge state. Only after a certain recovery break does the terminal voltage rise again to a "normal" value corresponding to the state of charge The adulteration due to this effect is the greater, the higher the withdrawal current, for which reason, as shown in FIG. During the load on the battery, the instantaneous current is continuously measured and used in a load interval to select a specific characteristic curve from a family of characteristics Discharge degree q is shown, with a comparatively low extraction current I = 1, where the balancing processes within the battery can still follow the charge discharge well, the difference U ti - Ukes - 0 is when the battery is 80% discharged Limit value (U 11 - Ukes = 0) even for a relatively high extraction current I = 3 zugr unde

legen, so würde der Entladezustand als erreicht gelten, obwohl die Batterie erst zu etwa 30% entladen ist. In diesem Fall gilt deshalb der Entladezustand erst dann als erreicht, wenn die Kennlinie für I = 3 die 80%-Linie von q schneidet. Das heißt, daß der den Entladezustand repräsentierende Grenzwert für die Differenz UH — Ukes sowohl rechnerisch als auch grafisch in der Fig. 2 deutlich unterhalb von 0 liegt.The discharge state would be deemed to have been reached even though the battery is only about 30% discharged. In this case, therefore, the discharge state only applies when the characteristic for I = 3 intersects the 80% line of q. This means that the limit value representing the discharge state for the difference U H -Ukes is both mathematically and graphically well below 0 in FIG.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Auswahl der richtigen Kennlinie durch Messung, Speicherung und Mittelung mehrerer Momentanstromwerte.In a further preferred embodiment, the selection of the correct characteristic curve is carried out by measuring, storing and averaging a plurality of instantaneous current values.

Entsprechend der zuvor beschriebenen Abhängigkeit vom entnommenen Momentanstrom kann in einem weiteren Verfahrensschritt eine Temperaturabhängigkeit des Ladezustands der Batterie berücksichtigt werden. Die in der Batterie stattfindenden Ausgleichsvorgänge laufen um so schneller ab, je höher die Temperatur ist. Zur Berücksichtigung der Temperatur ist demnach eine Speicherung mehrerer Spannungs-Ladezustands-Kennlinien oder analog zu Fig. 2 Spannungsdifferenz-Entladezustands-Kennlinien erforderlich, aus denen in Abhängigkeit von der Temperatur eine ausgewählt wird.In accordance with the above-described dependence on the instantaneous current drawn, a temperature dependence of the state of charge of the battery can be taken into account in a further method step. The higher the temperature, the faster the battery will be in equilibrium. In order to take account of the temperature, it is therefore necessary to store a plurality of voltage state of charge characteristic curves or, analogously to FIG. 2, voltage difference / discharge state characteristics from which one is selected as a function of the temperature.

Bei Verwendung von Batterien mit anderen Zellenspannungen als den genannten 2,1 Volt sind die beschriebenen Verfahren entsprechend anzupassen.When using batteries with cell voltages other than the 2.1 volt mentioned, the described methods should be adapted accordingly.

Claims (14)

1. Verfahren zur Überwachung des Ladezustandes einer wiederaufladbaren, verschlossenen Batterie, wobei zumindest die Klemmenspannung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmenspannung Ukl nach einer Ladung der Batterie- nach mindestens einer Belastung gemessen und als Ruhespannung U0 gespeichert wird, daß zu verschiedenen Zeitpunkten die Momentanspannung Ut·, an den Klemmen gemessen wird, und daß der Entladezustand in Abhängigkeit von der Differenz aus Ruhespannung Uo und Momentanspannung Uti ermittelt wird.1. A method for monitoring the state of charge of a rechargeable, sealed battery, wherein at least the terminal voltage is measured, characterized in that the terminal voltage Ukl measured after a charge of the battery after at least one load and stored as a rest voltage U 0 , that at different times the instantaneous voltage U t ·, is measured at the terminals, and that the discharge state as a function of the difference between the rest voltage Uo and instantaneous voltage U t i is determined. 2. Verfahren zur Überwachung des Ladezustandes einer wiederaufladbaren, verschlossenen Batterie, wobei zumindest die Klemmenspannung gemessen wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:2. A method for monitoring the state of charge of a rechargeable, sealed battery, wherein at least the terminal voltage is measured, characterized by the following features: a) - Die an einer neuen Batterie üblicherweise anliegende Klemmenspannung ist alsa) - The usually applied to a new battery terminal voltage is as Referenzspannung URef abgespeichert;Reference voltage UR e f stored; b) - nach einer Ladung der Batterie-nach mindestens einer Belastung-wird jeweils dieb) - after a charge of the battery after at least one load - is the respectively Klemmenspannung UKl gemessen;Terminal voltage U K l measured; - die Differenzspannung- the difference voltage Udkl = Ukl - URef wird errechnet,Udkl = Ukl - U Ref is calculated - zu einer vorher bestimmten Entladeschlußspannung UEswird die Differenzspannung UDkl addiert und so die korrigierte Entladeschlußspannung UKES = UEs + UDkl berechnet und gespeichert;the differential voltage U D kl is added to a previously determined discharge end voltage U E , and the corrected final discharge voltage U KES = U E s + U D kl is calculated and stored; c) - zu verschiedenen Zeitpunkten wird die Momentanspannung Utl an den Klemmenc) - At various times, the instantaneous voltage U tl at the terminals gemessen,measured, - sobald die Momentanspannung Ut·, der korrigierten Entladeschlußspannung Ukes entspricht, gilt der Entladezustand als erreicht.- As soon as the instantaneous voltage U t ·, the corrected discharge voltage Ukes corresponds, the discharge state is considered reached. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzspannung UDKLfürdenFall Ukl < URef nicht errechnet, sondern als Udk>. = O gesetzt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the difference voltage U D K L for the case Ukl < URef not calculated, but as U d k>. = O is set. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle UKl < !-W die Momentanspannung Utj mit der Entladespannung UES verglichen und so der Entladezustand ermittelt wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that in the case U K l <! -W the instantaneous voltage U t j compared with the discharge voltage U ES and so the discharge state is determined. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Momontanstrom lti gemessen und die Momentanspannung nurfür lti = 0 gemessen und/oder als Meßwert verarbeitet5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Momontanstrom I ti measured and measured the instantaneous voltage only for l t i = 0 and / or processed as a measured value . wird., becomes. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Momentanspannung Uti kontinuierlich oder zeitdiskret abgetastet und entsprechend die Differenz aus Ruhespannung U0 (korrigierte Entladeschlußspannung UK£S) und Momentanspannung U« bestimmt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the instantaneous voltage U ti scanned continuously or discrete-time and according to the difference of rest voltage U 0 (corrected discharge voltage U K £ S ) and instantaneous voltage U «is determined. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die y Momentanspannung Uti zyklisch gemessen und über mehrere Meßwerte ein Mittelwert ti gebildet wird, der zur Bestimmung des Entladezustands mit der korrigierten Entladeschlußspannung Ukes bzw. der Ruhespannung U0 verglichen wird.7. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the y instantaneous voltage U t i measured cyclically and over a plurality of measured values an average value t i is formed for determining the discharge state with the corrected discharge voltage Ukes or the rest voltage U 0 is compared. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladezustand als erreicht gilt, sobald die Differenz aus Ruhespannung Uo (korrigierte Entladeschlußspannung Ukes) und Momentanspannung Ut, einer vorgewählten Spannungsdifferenz entspricht.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the discharge state is considered reached as soon as the difference between the rest voltage Uo (corrected discharge voltage Ukes) and instantaneous voltage U t , corresponds to a preselected voltage difference. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Momentanspannung U« die Spannung UKo eines von der Klemmenspannung gespeisten Kondensators C gemessen wird, wobei sich der Kondensator C bei Belastung der Batterie über eine erste Widerstandsschaltung R1, vorzugsweise mit einer Zeitkonstanten ti > 1 min entlädt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the voltage U K o of a voltage supplied by the terminal voltage capacitor C is measured as instantaneous voltage U «, wherein the capacitor C when the battery is charged via a first resistance circuit R 1 , preferably discharges with a time constant ti> 1 min. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator C über eine zweite Widerstandsschaltung R2 bei unbelasteter Batterie geladen wird, vorzugsweise mit einer Zeitkonstanten t2 < ti.10. The method according to claim 9, characterized in that the capacitor C is charged via a second resistor circuit R 2 with unloaded battery, preferably with a time constant t2 <ti. 11. Verfahren nach Anspruch 1 und/odereinemder Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand ermittelt wird, indem die Differenz aus Ruhespannung U0 und Momentanspannung U1, mit einem Punkt auf mindestens einer (Entlade-) Spannungsdifferenzkennlinie (u Iq]) verglichen wird, wobei die abhängige Variable q der momentane Entladegrad (in %) ist und der Ladezustand sich aus 100%-q ergibt.11. The method according to claim 1 and / orereinemder claims 5 to 10, characterized in that the state of charge is determined by the difference between the rest voltage U 0 and instantaneous voltage U 1 , with a point on at least one (discharge) voltage difference characteristic (u Iq] ), where the dependent variable q is the instantaneous degree of discharge (in%) and the state of charge is 100% -q. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des der Batterie12. The method according to claim 11, characterized in that with the aid of the battery entnommenen Momentanstromes bzw. des zuletzt entnommenen Momentanstromes eine von mehreren Kennlinien zur Bestimmung des momentanen Entladegrades ermittelt wird, vorzugsweise durch Mittelung des Momentaristromes über die Zeit.one of several characteristic curves for determining the instantaneous degree of discharge is determined, preferably by averaging the momentary current over time. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7 und/oder Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet daß der Ladezustand ermittelt wird, indem die Differenz aus korrigierter Entladeschlußspannung Ukes und Momentanspannung Utl mit einem Punkt auf mindestens einer (Eritlade-)Spannungsdifferenzkennlinie (u [q]) verglichen wird, wobei die abhängige Variable q der momentane Entladegrad (in %) ist und der Ladezustand sich aus 100%-q ergibt.13. The method according to any one of claims 2 to 7 and / or claim 9 or 10, characterized in that the state of charge is determined by the difference between the corrected discharge voltage Ukes and instantaneous voltage U tl with a point on at least one (Eritlade) voltage difference characteristic (u [q]), where the dependent variable q is the instantaneous degree of discharge (in%) and the state of charge is 100% -q. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des der Batterie entnommenen Momentanftromes bzw. des zuletzt entnommenen Momentanstromes eine von mehreren Kennlinien zur B !Stimmung des momentanen Entladegrades ermittelt wird, vorzugsweise durch Mittelung des Momentanstromes über die Zeit.14. The method according to claim 13, characterized in that one of several characteristics for B! Mood of the current discharge level is determined by means of the instantaneous current taken from the battery or instantaneous current, preferably by averaging the instantaneous current over time.
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