DE102012107373A1

DE102012107373A1 - Vorrichtung zur Bestimmung eines Ladungszustandes eines mit einem Elektrolyt gefüllten Akkumulators

Info

Publication number: DE102012107373A1
Application number: DE201210107373
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Franz Xaver Mittermaier
Current assignee: FXM BATTERIE MANUFAKTUR GMBH, DE
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-02-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Ladungszustandes einer mit Elektrolyt gefüllten Batterie 1. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Behälter 6, der für den Einbau in die Batterie 1 ausgebildet ist, und der einen Innenraum festlegt und eine Öffnung aufweist, durch die der Elektrolyt der Batterie 1 in den Innenraum des Behälters 6 einfließen kann, mindestens einen Körper 7, der in dem Innenraum des Behälters 6 beweglich angeordnet ist, eine Ermittlungseinheit 5, die zur Ermittlung einer Lage des Körpers 7 in dem Behälter 6 und zur Ausgabe eines Ausgangssignals, dessen Intensität von der Lage des Körpers abhängt, eingerichtet ist, und eine Auswerteeinheit 8, die zum Empfang des Ausgangssignals der Ermittlungseinheit 5 und zur Bestimmung einer Dichte des Elektrolyts in Abhängigkeit von der Intensität des Ausgangssignals und folglich zur Bestimmung des Ladungszustandes der Batterie 1 eingerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Ladungszustandes eines mit einem Elektrolyt gefüllten Akkumulators.
Ein Bleiakkumulator umfasst gewöhnlich zwei in einem Gehäuse untergebrachte Bleiplatten, die als positive bzw. negative Elektrode dienen, und einen Elektrolyt, in dem gewöhnlich Schwefelsäure enthalten ist. Im entladenen Zustand lagert sich an der positiven und an der negativen Elektrode eine Schicht aus Blei(II)-sulfat (PbSO₄) an, während im aufgeladenen Zustand die positive Elektrode aus Blei(IV)-oxid (PbO₂), und die negative Elektrode aus fein verteiltem, porösem Blei bzw. Bleischlamm besteht.
Aufgrund der Anlagerung von Schwefel an der negativen Elektrode im (teilweise) entladenen Zustand wird der Schwefelsäure Schwefel entzogen, wodurch sich die Dichte des Elektrolyts ändert. Daher kann anhand einer Dichtemessung des Elektrolyts auf den Ladungszustand des Bleiakkumulators geschlossen werden.
Eine bekannte Anordnung zur Bestimmung der Dichte des Elektrolyts besteht beispielsweise aus einer Pipette, in der mehrere Kugeln unterschiedlicher Dichte, oder ein einzelner Schwimmkörper vorgesehen sind, und mit der das Elektrolyt aus dem Bleiakkumulator entnommen werden kann.
Bei der Ausführungsform mit mehreren Kugeln, die beispielsweise jeweils eine Dichte von 1,26 g/cm³, 1,22 g/cm³, 1,19 g/cm³, 1,16 g/cm³ bzw. 1,12 g/cm³ aufweisen, lässt sich anhand der Anzahl der Kugeln, die in dem innerhalb der Pipette aufgenommenen Elektrolyten aufgrund ihres Auftriebs schwimmen, ein Bereich ermitteln, in dem die Dichte des Elektrolyts liegt. In einem Fall, in dem alle Kugeln schwimmen, ist die Dichte des Elektrolyts größer als 1,26 g/cm³, woraus geschlossen werden kann, dass der Bleiakkumulator voll geladen ist. Schwimmen hingegen beispielsweise nur zwei der Kugeln, so liegt die Dichte des Elektrolyts im Bereich zwischen 1,19 g/cm³ und 1,22 g/cm³, woraus geschlossen werden kann, dass der Bleiakkumulator halb entladen ist.
Bei der Ausführungsform mit dem Schwimmkörper ragt in Abhängigkeit von der Dichte des Elektrolyts ein bestimmter Abschnitt des Schwimmkörpers über die Oberfläche des Elektrolyts hinaus. Anhand einer auf dem Schwimmkörper vorgesehenen Skala kann damit die Dichte des Elektrolyts abgelesen werden.
Nachteilig an den bekannten Anordnungen zur Bestimmung der Dichte des Elektrolyts ist, dass zur Ladungszustandsbestimmung Elektrolyt aus dem Akkumulator entnommen werden muss und dadurch der Benutzer gegebenenfalls in Kontakt mit der Schwefelsäure kommt, was zu Verätzungen der Augen oder der Haut des Benutzers führen kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Ladungszustandes eines Akkumulators bereitzustellen, bei der eine gesundheitliche Gefährdung des Benutzers weitestgehend ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Ladungszustands eines mit einem Elektrolyt gefüllten Akkumulators, die mindestens einen Behälter, der für den Einbau in den Akkumulator ausgebildet ist, und der einen Innenraum festlegt und eine Öffnung aufweist, durch die der Elektrolyt des Akkumulators in den Innenraum des Behälters einfließen kann, mindestens einen Körper, der in dem Innenraum des Behälters beweglich angeordnet ist, eine Ermittlungseinheit, die zur Ermittlung einer Lage des Körpers in dem Behälter und zur Ausgabe eines Ausgangssignals, dessen Intensität von der Lage des Körpers abhängt, eingerichtet ist, und eine Auswerteeinheit, die zum Empfang des Ausgangssignals der Ermittlungseinheit und zur Bestimmung einer Dichte des Elektrolyts in Abhängigkeit von der Intensität des Ausgangssignals und folglich zur Bestimmung des Ladungszustandes des Akkumulators eingerichtet ist, umfasst.
Dadurch, dass der Behälter für den Einbau in den Akkumulator (Batterie) ausgebildet ist, und der Ladungszustand des Akkumulators von der Ermittlungseinheit automatisch ermittelt wird, kommt der Benutzer nicht in Kontakt mit dem gesundheitsschädlichen Elektrolyt, wodurch eine Verletzungsgefahr des Benutzers weitestgehend ausgeschlossen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Ladungszustand als Identifikationsmerkmal des Akkumulators bzw. als Merkmal, dass es sich bei dem Akkumulator um ein Originalprodukt eines bestimmten Herstellers handelt, zu benutzen. So kann ein Kraftfahrzeughersteller sicherstellen, dass in seine Fahrzeuge nur Akkumulatoren eingebaut werden, deren Ladungszustand einem vorbestimmten Wert entspricht.
Des Weiteren ermöglicht eine solche Vorrichtung, den tatsächlichen Ladungszustand genau und zu jeder Zeit ermitteln zu können, was insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer Start-Stopp Automatik von Vorteil ist, da bei niedrigen Außentemperaturen, bei denen die Start-Stopp Automatik gewöhnlich deaktiviert ist, der Betrieb der Start-Stopp Automatik vom tatsächlichen Ladungszustand des Akkumulators abhängig gemacht werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich sozusagen um ein Batteriemanagmentsystem, dessen Ausgangssignale in das Motorenmanagmentsystem des Kraftfahrzeuges eingespeist werden können, wo sie zur Steuerung bzw. Regelung weiterer das Bordnetz des Kraftfahrzeuges belastender Fahrzeugkomponenten (Start-Stopp Automatik, Klimaanlage, etc.) verwendet werden können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Behälter eine Längsachse auf, wobei die Ermittlungseinheit zur Bestimmung der Lage des Körpers in Bezug auf die Längsachse des Behälters eingerichtet ist.
Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, den Ladungszustand in jeder Zelle des Akkumulators zu bestimmen.
Weiterhin bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Messung einer Temperatur des Elektrolyts auf, wobei die Auswerteeinheit ferner dazu eingerichtet ist, den Ladungszustand in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur zu korrigieren.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vielzahl von Körper in dem Innenraum des Behälters angeordnet, die jeweils eine unterschiedliche Dichte aufweisen.
Ebenso vorzugsweise umfasst die Ermittlungseinheit mindestens eine elektrische Spule, in die zumindest ein Abschnitt des Behälters eingesetzt ist, und der im Innenraum des Behälters angeordnete Körper aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, und das Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer Änderung der Induktivität der Spule variiert.
Bevorzugt weist die Auswerteeinheit einen Speicher auf, in dem eine Korrelationstabelle zur Korrelation unterschiedlicher Stromwerte mit unterschiedlichen Dichten des Elektrolyts und unterschiedlichen Ladungszuständen des Akkumulators gespeichert ist.
Weiterhin bevorzugt weist die Ermittlungseinheit eine lichtemittierende und eine lichtdetektierende Einrichtung auf, die an einer Außenseite des Behälters angeordnet sind, wobei das Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Intensität des detektierten Lichts und/oder in Abhängigkeit von einem Verhältnis zwischen emittierter und detektierter Lichtintensität variiert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Auswerteeinheit einen Speicher auf, in dem eine Korrelationstabelle zur Korrelation unterschiedlicher detektierter Lichtintensitäten und/oder unterschiedlicher Verhältnisse zwischen emittierter und detektierter Lichtintensitäten mit unterschiedlichen Dichten des Elektrolyts und unterschiedlichen Ladungszuständen des Akkumulators gespeichert ist.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung des Weiteren eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Ladungszustands des Akkumulators.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Akkumulator, der eine voranstehend beschriebene Vorrichtung umfasst.
Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Akkumulator gelöst, der eine voranstehend beschriebene Vorrichtung umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Akkumulator mindestens einen länglichen elektrischen Pol, der ein im Innern des Akkumulators angeordnetes Ende und ein außerhalb des Akkumulators angeordnetes Ende aufweist, die jeweils elektrisch mit der Auswerteeinheit verbunden sind, wobei der im Betrieb des Akkumulators über die Längsachse des Pols auftretende Spannungsabfall als Maß für den Ladungszustand des Akkumulators verwendet wird. Ist beispielsweise der Ladungszustand der Batterie so gering oder gar nicht ausreichend, um im Winterbetrieb ein Kraftfahrzeug starten zu können, kann dies von der Auswerteeinheit erkannt und an das Motorenmanagement des Kraftfahrzeuges weitergeleitet werden. Dadurch kann der Kraftfahrzeugführer rechtzeitig über eine drohende, zu geringe Ladespannung der Batterie informiert werden.
Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben. Darin zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Anordnung aus einer Starterbatterie und einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
2 eine Ansicht einer Ermittlungseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung aus einer Starterbatterie und einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Ladungszustands eines mit einem Elektrolyt gefüllten Akkumulators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die in 1 dargestellte Batterie 1 umfasst sechs Bleiakkumulatorzellen 2-1, ..., 2-6, die jeweils eine Nennspannung von etwa 2 Volt aufweisen und mit Elektrolyt, der Schwefelsäure enthält, gefüllt sind. Die einzelnen Bleiakkumulatorzellen 2-1, ..., 2-6 können in Reihe geschaltet sein, so dass sich insgesamt eine Nennspannung der Batterie von 12 Volt ergibt. In der Batterie 1 sind Bleiplatten 3-1, ..., 3-5 vorgesehen, die sich jeweils über zwei einander angrenzende Bleiakkumulatorzellen 2-1, ..., 2-6 erstrecken. Des Weiteren sind zwei Pole 4-1, 4-2 vorgesehen, an welche die Pole des Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden können.
Die Vorrichtung umfasst eine innerhalb einer Zelle 2-1, ..., 2-6 der Batterie 1 vorgesehene Ermittlungseinheit 5, welche ein Signal ausgibt, das in Abhängigkeit von der Dichte des Elektrolyts variiert, sowie eine mit der Ermittlungseinheit 5 elektrisch verbundene Auswerteeinheit 8, die beispielsweise an die Pole 4-1, 4-2 der Batterie 1 angeschlossen wird, und die das von der Ermittlungseinheit 5 ausgesendete Signal empfängt und basierend auf dem empfangenen Signal die Dichte des Elektrolyts oder zumindest einen Bereich, in dem die Elektrolytdichte liegen kann bzw. sollte, ermittelt.
In 1 ist lediglich eine Ermittlungseinheit 5 dargestellt, jedoch können auch in jeder der einzelnen Bleiakkumulatorzellen 2-1, ..., 2-6 Ermittlungseinheiten 5 vorgesehen sein, die an die Auswerteeinheit 8 angeschlossen sind, um den Ladungszustand jeder einzelnen Bleiakkumulatorzelle 2-1, ..., 2-6 separat, d. h. zellabhängig (ortsabhängig) zu ermitteln.
Des Weiteren kann in einer der Bleiakkumulatorzellen 2-1, ..., 2-6 oder in jeder Bleiakkumulatorzelle 2-1, ..., 2-6 ein nicht gezeigter Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Elektrolyts vorgesehen sein, der ebenfalls an die Auswerteeinheit 8 angeschlossen ist, und in Abhängigkeit von der Temperatur ein variierendes Signal an die Auswerteeinheit 8 liefert. Das von dem Temperatursensor gelieferte Signal kann insbesondere dazu verwendet werden, einen basierend auf der Dichte des Elektrolyts ermittelten Ladungszustand der Batterie 1 zu korrigieren, da die Dichte des Elektrolyts von der Temperatur abhängig ist.
Der Pol 4-2 ist in 1 durch zwei konzentrische Ringe angedeutet. Der äußere Ring ist dabei mit einem innerhalb der Batterie befindlichen Ende des Pols 4-2 elektrisch verbunden, während der innere Ring auf das sich außerhalb der Batterie befindliche Ende des Pols 4-2 hinweist. Aufgrund des Widerstandes des meist aus Blei hergestellten, stiftförmigen Pols 4-2 tritt beim Stromdurchfluss ein Spannungsabfall entlang der Längsachse des Pols 4-2 auf. Dieser Spannungsabfall kann mittels der ebenso in 1 eingezeichneten Leitungen in die Auswerteeinheit 8 eingespeist werden. Er dient ebenso als Maß für den Ladungszustand der Batterie. Ist beispielsweise der Ladungszustand der Batterie zu gering oder mitunter nicht ausreichend, um im Winterbetrieb ein Kraftfahrzeug zu starten, kann dies von der Auswerteeinheit 8 erkannt und an das Motorenmanagement des Kraftfahrzeuges weitergeleitet werden, Dadurch kann der Kraftfahrzeugführer rechtzeitig über eine drohende, zu geringe Ladespannung der Batterie informiert werden. Dies gibt dem Kraftfahrzeugführer die Möglichkeit, rechtzeitig vor dem Ausfall der Batterie Abhilfe zu schaffen.
Mit Bezug auf 2 ist zur Bestimmung der Dichte des Elektrolyts ein länglicher Behälter oder ein längliches Rohr 6 vorgesehen, das in der Bleiakkumulatorzelle 2-1 derart angeordnet ist, dass eine Längsachse des Rohrs 6 im Wesentlichen senkrecht zum Boden der Batterie 1, d. h. in vertikaler Richtung verläuft. Das Rohr 6 weist nicht gezeigte Öffnungen auf. Durch diese Öffnungen kann das Elektrolyt in den Innenraum des Rohrs 9 einströmen. Wenn in jeder der Bleiakkumulatorzellen 2-1, ..., 2-6 eine Ermittlungseinheit 5 angeordnet ist, so sind auch in jeder der anderen Bleiakkumulatorzellen 2-2, ..., 2-6 entsprechende Rohre 6 angeordnet.
Wie in 2 veranschaulicht ist, sind im Innenraum des Rohrs 6 mehrere Körper oder Kugeln 7 angeordnet, die jeweils eine unterschiedliche spezifische Dichte aufweisen. Dabei sind beim bestimmungsgemäßem Gebrauch die Kugeln 7 derart in dem Rohr 6 angeordnet, dass die Kugel 7 mit der größten Dichte ganz unten vorgesehen ist, und die restlichen Kugeln 7 in einer Reihenfolge mit abnehmender Dichte darüber angeordnet sind. Die jeweilige Dichte der Kugeln 7 ist so gewählt, dass die Dichte der untersten Kugel ein Maß für die Dichte des Elektrolyts und somit des Ladungszustandes der Batterie 1 ist.
Um einen vorbestimmten Abschnitt oder Bereich des Rohrs 6, vorzugsweise am oberen Ende desselben, ist die Ermittlungseinheit 5 vorgesehen, die feststellt, ob ein oder mehrere Körper 6 oder auch nur ein Teilabschnitt eines Körpers 6 sich in dem vorbestimmten Bereich des Rohrs 6 befindet.
Bei einer Ausführungsform kann die Ermittlungseinheit 5 eine, vorzugsweise mehrere elektrische Spulen umfassen, die um den vorbestimmten oberen Bereich des Rohrs 6 angeordnet ist/sind. In diesem Fall sind die Kugeln 7 vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material hergestellt, während das Rohr 6 aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. Kunststoff gebildet ist.
In Abhängigkeit von der Anzahl der Kugeln 7, die sich aufgrund der Auftriebskraft in dem vorbestimmten Bereich des Rohrs 6 befinden, ändert sich die Induktivität der Spule, d. h. es wird durch die Aufwärtsbewegung einer oder mehrerer Kugeln 7 in der Spule ein Strom induziert, dessen Amplitude proportional zur Anzahl der Kugeln ist. Die Lage der Kugeln im Innenraum des Rohres 6 bestimmt somit die Amplitude des induzierten Stromes. Die Amplitude des induzierten Stromes ist daher ein Maß für die Dichte des Elektrolyts und kann damit für die Bestimmung des Ladungszustandes der Batterie 1 herangezogen werden.
Ebenso ist es möglich, nicht nur die Amplitude des induzierten Stromes, sondern zusätzlich oder alternativ auch dessen Frequenz als Meßgröße und daher als Maß für die Dichte des Elektrolyts heranzuziehen.
Zur Bestimmung der Induktivität wird mittels der Auswerteeinheit 8 eine Wechselspannung an die elektrische Spule angelegt, und der durch die Spule fließende Strom gemessen. Anhand einer in einem Speicher der Auswerteeinheit 8 vorab gespeicherten Korrelationstabelle, in der unterschiedliche Dichten des Elektrolyts mit unterschiedlichen Strömen und unterschiedlichen Temperaturen korreliert sind, ermittelt die Auswerteeinheit 8 basierend auf dem gemessenen Strom und der gemessenen Temperatur einen Bereich, in dem die Dichte des Elektrolyts liegt, und einen entsprechenden Ladungszustand des Bleiakkumulators.
Des Weiteren sendet die Auswerteeinheit 8 an eine nicht gezeigte Anzeigeeinrichtung, die sich beispielsweise auf einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs befindet, ein Signal, das proportional zum Ladungszustand des Bleiakkumulators ist, und die Anzeigeeinrichtung zeigt diesen an.
Die Anzeigeeinrichtung kann über elektrische Leitungen mit der Auswerteeinheit 8 verbunden sein, oder drahtlos mit der Auswerteeinheit 8 kommunizieren.
Bei einer anderen (nicht gezeigten) Ausführungsform kann die Ermittlungseinheit 5 eine lichtemittierende und lichtdetektierende Einrichtung, z. B. eine Photodiode oder einen Diodenlaser und einen Photodetektor umfassen, die jeweils in einem vorbestimmten Bereich des Rohrs 6 angeordnet sind. In diesem Fall ist das Rohr 6 aus einem bezüglich des ausgesendeten Lichts transparenten Material gebildet, und die Kugeln 7 reflektieren und/oder absorbieren zumindest teilweise das ausgesendete Licht.
In Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen der Intensität des emittierten und des detektierten Lichts kann ermittelt werden, wie viele der Kugeln 7 (oder ein Teilabschnitt einer Kugel) sich in dem vorbestimmten Bereich des Rohrs 6 befinden.
Zu diesem Zweck gibt die Ermittlungseinheit 5 ein Signal, das der Intensität des detektierten Lichts entspricht, an die Auswerteeinheit 8 aus. Basierend auf dem empfangenen Signal und einer in einem Speicher gespeicherten Korrelationstabelle, in der unterschiedliche Elektrolytdichten mit unterschiedlichen Verhältnissen aus detektierter und emittierter Lichtintensität und unterschiedlichen Temperaturen korreliert sind, bestimmt die Auswerteeinheit 8 einen Bereich, in dem die Dichte des Elektrolyts liegt, und einen entsprechenden Ladungszustand des Bleiakkumulators. Des Weiteren sendet die Auswerteeinheit 8 an die nicht gezeigte Anzeigeeinrichtung ein dem Ladungszustand des Bleiakkumulators proportionales Signal, die wiederum den Ladungszustand des Bleiakkumulators anzeigt.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann im Innenraum des Rohrs 6 nur ein einzelner Körper 7 vorgesehen sein. Dieser Körper kann beispielsweise zylinderförmig sein und kann im unteren Bereich mit einer Verdickung ausgebildet sein. Dieser Schwimmkörper 7 ist in dem Rohr so angeordnet, dass eine Verkippung des Körpers 7 innerhalb des Rohrs 6 weitestgehend ausgeschlossen ist. Dabei ist die Dichte des Körpers 7 derart ausgewählt, dass die Abmessung desjenigen Teilabschnitts des Schwimmkörpers, der über die Oberfläche des Elektrolyts hinausragt, proportional zur Dichte des Elektrolyts und somit zum Ladungszustand der Batterie 1 ist.
In dem Falle, dass die Ermittlungseinheit 5 eine elektrische Spule umfasst, ist der Schwimmkörper 7 aus einem ferromagnetischen Material gebildet, während das Rohr 6 aus einem elektrisch isolierenden Material wie etwa Kunststoff hergestellt ist. Die Spule ist derart um den vorbestimmten Bereich des Rohrs 6 angeordnet, dass das untere Ende der Spule im Wesentlichen mit der Oberfläche des Elektrolyts fluchtet.
In Abhängigkeit von der Abmessung desjenigen Abschnitts des Schwimmkörpers 7, der über die Oberfläche des Elektrolyts hinausragt, variiert der von der Spule 5 gemessene Strom. Die Auswerteeinheit 8 bestimmt dann basierend auf dem gemessenen Strom und einer entsprechenden Korrelationstabelle die Dichte des Elektrolyts und den Ladungszustand der Batterie, welcher von der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.
Falls die Ermittlungseinheit 5 optoelektronisch die Lage des Schwimmkörpers 7, d. h. die Länge desjenigen Abschnitts des Schwimmkörpers, der über die Oberfläche des Elektrolyts hinausragt, ermittelt, variiert das Verhältnis zwischen emittierter und detektierter Lichtintensität. Die Auswerteeinheit 8 bestimmt basierend auf diesem Verhältnis und einer entsprechenden, vorab in einer Speichereinrichtung gespeicherten Korrelationstabelle die Dichte des Elektrolyts und den entsprechenden Ladungszustand der Batterie 1, welcher von der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vielfältig. So wird eine Verletzung des Benutzers durch Hautkontakt oder gar Augenkontakt mit dem Elektrolyt weitestgehend ausgeschlossen. Ebenso kann der Ladungszustand einer neuen Batterie als Echtheitsnachweis für einen bestimmten Batteriehersteller verwendet werden. Auch eine Fernüberwachung des Batterieladezustandes ist über ein hierfür geeignetes System, beispielsweise das bordeigene Kommunikationssystem eines Kraftfahrzeuges, das über eine GPS Navigation verfügt, möglich. Denkbar ist, dass ein Pannendienst bereits über die Fernüberwachung den genauen Batterietyp bestimmen kann, denn sämtliche Ladezustände und somit auch der ursprüngliche Ladezustand sind abgespeichert, und vor Ort kann die vom Kraftfahrzeughersteller vorgeschriebene Batterie eingebaut werden, ohne dass das Kraftfahrzeug vorher in eine Werk statt abgeschleppt werden muss, die dann den vorgeschriebenen Batterietyp einbaut.
Die Erfindung ist nicht nur bei Starterbatterien anwendbar, sondern kann vielmehr bei jeder Art von Bleiakkumulator mit flüssigem Elektrolyt verwendet werden.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung eines Ladungszustandes eines mit Elektrolyt gefüllten Akkumulators (1), umfassend: mindestens einen Behälter (6), der für den Einbau in den Akkumulator (1) ausgebildet ist, und der einen Innenraum festlegt und eine Öffnung aufweist, durch die der Elektrolyt des Akkumulators (1) in den Innenraum des Behälters (6) einfließen kann, mindestens einen Körper (7), der in dem Innenraum des Behälters (6) beweglich angeordnet ist, eine Ermittlungseinheit (5), die zur Ermittlung einer Lage des Körpers (7) in dem Innenraum des Behälters (6) und zur Ausgabe eines Ausgangssignals, dessen Intensität von der Lage des Körpers abhängt, eingerichtet ist, und eine Auswerteeinheit (8), die zum Empfang des Ausgangssignals der Ermittlungseinheit (5) und zur Bestimmung einer Dichte des Elektrolyts in Abhängigkeit von der Intensität des Ausgangssignals und folglich zur Bestimmung des Ladungszustandes des Akkumulators (1) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Behälter (6) eine Längsachse aufweist, und die Ermittlungseinheit (5) zur Bestimmung der Lage des Körpers (7) in Bezug auf die Längsachse des Behälters (6) eingerichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Auswerteeinheit (8) dazu eingerichtet ist, den Ladungszustand in jeder Zelle des Akkumulators (1) zu bestimmen.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Einrichtung zur Messung einer Temperatur des Elektrolyts, wobei die Auswerteeinheit (8) ferner dazu eingerichtet ist, den Ladungszustand in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur zu korrigieren.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Vielzahl von Körper (7) in dem Innenraum des Behälters (6) angeordnet ist, die jeweils eine unterschiedliche Dichte aufweisen.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ermittlungseinheit (5) mindestens eine elektrische Spule umfasst, in die zumindest ein Abschnitt des Behälters (6) eingesetzt ist, und der im Innenraum des Behälters (6) angeordnete Körper (7) aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, und das Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer Änderung der Induktivität der Spule variiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die Auswerteeinheit (8) einen Speicher aufweist, in dem eine Korrelationstabelle zur Korrelation unterschiedlicher Stromwerte mit unterschiedlichen Dichten des Elektrolyts und unterschiedlichen Ladungszuständen des Akkumulators (1) gespeichert ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Ermittlungseinheit (5) eine lichtemittierende und eine lichtdetektierende Einrichtung aufweist, die an einer Außenseite des Behälters (6) angeordnet sind, und das Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Intensität des detektierten Lichts und/oder in Abhängigkeit von einem Verhältnis zwischen emittierter und detektierter Lichtintensität variiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei dem die Auswerteeinheit (8) einen Speicher aufweist, in dem eine Korrelationstabelle zur Korrelation unterschiedlicher detektierter Lichtintensitäten und/oder unterschiedlicher Verhältnisse zwischen emittierter und detektierter Lichtintensitäten mit unterschiedlichen Dichten des Elektrolyts und unterschiedlichen Ladungszuständen des Akkumulators (1) gespeichert ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Ladungszustands des Akkumulators (1).
Akkumulator mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Akkumulator gemäß Anspruch 11, umfassend mindestens einen länglichen elektrischen Pol (4-2), der ein im Innern des Akkumulators angeordnetes Ende und ein außerhalb des Akkumulators angeordnetes Ende aufweist, die jeweils elektrisch mit der Auswerteeinheit (8) verbunden sind, wobei der im Betrieb des Akkumulators über die Längsachse des Pols auftretende Spannungsabfall als Maß für den Ladungszustand des Akkumulators verwendet wird.