DE19616542C2 - Vorrichtung zum Überwachen eines Batterieblockes - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen
eines einzelnen Batterieblockes einer aus mehreren Blöcken
aufgebauten Batterie.
Batterien, die aus mehreren, beispielsweise bis zu 30
einzelnen Batterieblöcken ausgebaut sind, kommen insbesonde
re bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen zum Einsatz,
bei denen beim Ausfall der Netzversorgung die Stromversor
gung von einer Notstromanlage mit der Batterie als Strom
quelle übernommen wird.
Um eine zuverlässige Funktion im Bedarfsfall sicherzu
stellen, d. h. insbesondere sicherzustellen, daß die Batterie
die geforderte Spannung liefert, müssen regelmäßige Funk
tionsprüfungen durchgeführt werden, bei denen alle einzelnen
Batterieblöcke der Batterie von derartigen unterbrechungs
freien Stromversorgungsanlagen durchgemessen werden müssen,
um festzustellen, ob jeder einzelne Batterieblock die von
ihm geforderte Spannung liefert. Ein fehlerhafter Batterie
block wird durch Einkreisen des Fehlerortes lokalisiert, was
mit hohem Zeitaufwand verbunden ist. Da das Durchmessen der
Batterie ohne Last nur die Leerlaufspannungen erfaßt, ist
darüber hinaus eine künstliche Last vorzusehen, was den
Aufwand weiter erhöht. Schließlich ist bei diesem üblichen
Verfahren auch nur der momentane Zustand der Batterie erfaß
bar, Batterieblöcke, deren Spannung Schwankungen ausgesetzt
ist, d. h. deren Spannung kurzzeitig bereits die untere Gren
ze des Sollspannungsbereiches unterschritten hat, sich da
nach aber wieder erholt hat, können nicht festgestellt wer
den. Es ist somit in dieser Weise nicht mit hoher Zuverläs
sigkeit sicherzustellen, daß im Bedarfsfall die Batterie die
Leistung bringt, die von ihr gefordert wird.
Aus der DE 44 08 740 C1 ist eine Schaltungsanordnung
zur Überprüfung einer mehrzelligen Batterie mit wenigstens
einer Meßschaltung an jeder Zelle zur Messung veränderlicher
physikalischer oder chemischer Meßgrößen wie Spannung und
Temperatur mit Hilfe entsprechender Meßfühler bekannt. Diese
bekannte Schaltungsanordnung ist zur Auswertung und Anzeige
der Meßwerte mit einer mit der zugehörigen Meßschaltung
integrierten Auswerteschaltung in Form eines Mikrocontrol
lers versehen, die allerdings eine zusätzliche Stromversor
gung benötigt, was einen erheblichen Aufwand darstellt und
weitere Fehlerquellen schafft.
Aus der DE 38 42 883 A1 ist weiterhin eine Schutzschal
tung für eine aus mehreren Beleuchtungselementen bestehende
elektrischen Beleuchtungseinrichtung bekannt, die auf Über-
und Unterstrom anspricht und die Stromzufuhr unterbricht,
wenn der Strom über einen oberen Grenzwert ansteigt oder
unter einen unteren Grenzwert abfällt. Eine derartige
Schutzschaltung eignet sich nicht als Überwachung eines
einzelnen Batterieblocks einer aus mehreren Blöcken aufge
bauten Batterie, da sie beim Auftreten einer Fehlfunktion
die gesamte Batterie abschalten würde, so daß diese ihre
Funktion als Notstromanlage nicht mehr erfüllen könnte.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht
daher darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu
schaffen, mit der eine meßtechnische Überwachung der einzel
nen Batterie möglich ist und die ohne eine zusätzliche
Stromversorgung auskommt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Aus
bildung gelöst, die im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltun
gen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der
Patentansprüche 2 bis 4.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an jedem Batte
rieblock jeweils einer Batterie vorgesehen, so daß jeder
Batterieblock permanent überwacht werden kann. Sollte an
einem Batterieblock die Spannung den unteren Grenzwert des
Sollspannungsbereiches unterschreiten, so tritt an der er
findungsgemäßen Vorrichtung eine dauerhafte Fehlermeldung
auf, die auch dann bestehen bleibt, wenn sich die Spannung
dieses potentiell defekten Batterieblockes wieder erholen
soll. Durch eine optische Überprüfung ist es dann ohne wei
teres möglich, auch bei großen Batterien mit einer Vielzahl
von zusammengeschalteten Batterieblöcken defekte Blöcke
sofort zu erkennen und rechtzeitig auszutauschen. Das führt
zu einer erheblich erhöhten Betriebssicherheit einer unter
brechungsfreien Stromversorgungsanlage, die mit einer aus
mehreren Blöcken bestehenden Batterie ausgerüstet ist, deren
Blöcke in dieser Weise überwacht werden.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Ausführungs
beispiels,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Anschlußklem
me des Ausführungsbeispiels und
Fig. 3 das Schaltbild der Schaltungsanordnung des Aus
führungsbeispiels.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, besteht die Vorrich
tung zum Überwachen eines Batterieblockes einer aus mehreren
Blöcken aufgebauten Batterie aus einem Kasten 1, an dem
außen eine optische Anzeige 2, beispielsweise eine Leucht
diodenanzeige, sowie ein Tastschalter 3 vorgesehen sind, die
Bauteile einer internen Schaltungsanordnung sind, deren
Schaltbild in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist. Aus dem
Kasten 1 führen Anschlußleitungen 4 heraus, mit denen die
interne Schaltungsanordnung mit den Polklemmen eines Batte
rieblockes verbindbar sind. Die Anschlußleitungen 4 haben
vorzugsweise Anschlußklemmen 5 der in Fig. 2 dargestellten
Art, die so ausgebildet sind, daß sie auf die Polklemmen
eines Batterieblockes passen. Da die Polklemmen eines Batte
rieblockes in der Regel in Form eines Sechskantschraubenkop
fes ausgebildet sind, haben die Anschlußklemmen 5 vorzugs
weise einen kappenartigen Aufbau in Form eines Schraubenkop
fes, mit dem sie auf die Polklemmen des Batterieblockes ge
preßt werden können. Die Verbindung zwischen den schrauben
kopfförmigen Anschlußklemmen 5 und den Anschlußleitungen 4
kann über Kabelschuhe erfolgen.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist die interne
Schaltungsanordnung so ausgebildet, daß sie ihren Schal
tungszustand ändert, wenn die Spannung über den Polklemmen
des angeschlossenen Batterieblockes unter den unteren Grenz
wert des Sollspannungsbereiches fällt.
Dazu ist ein Relais vorgesehen, dessen Relaisspule K1
in einem Stromversorgungskreis zwischen den Anschlüssen an
die Polklemmen des Batterieblockes liegt. In diesem Strom
versorgungskreis befindet sich der Tastschalter T1. Der
Kontakt K1.1 des Relais legt in seinen beiden Stellungen je
weils eine von zwei Leuchtdioden D1, die in verschiedenen
Farben, beispielsweise in rot und in grün leuchten, an Span
nung. Im Stromversorgungskreis der Relaisspule K1 liegt wei
terhin eine Z-Diode D2, die bei Unterschreiten des unteren
Grenzwertes des Sollspannungsbereiches des Batterieblockes
sperrt.
Die oben beschriebene Vorrichtung mit der in Fig. 3
dargestellten Schaltungsanordnung arbeitet in der folgenden
Weise:
Die Vorrichtung wird mit den Polklemmen des Batterie
blockes verbunden, was beispielsweise dadurch erfolgen kann,
daß sie am Block befestigt und mit den beiden Leitungen 4 an
die Polklemmen angeschlossen wird. Dabei ist der Tastschal
ter T1 geöffnet, er sollte bei der Verpolung nicht betätigt
werden, um eine Beschädigung der Vorrichtung zu vermeiden.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung ist so aufge
baut, daß nach dem Anklemmen an den Batterieblock die
Leuchtdiode D1 in einer Farbe, beispielsweise in rot auf
leuchtet. Wenn der Tastschalter T1 geschlossen wird, zieht
das Relais an, so daß der Kontakt K1.1 umschaltet und die
Leuchtdiode D1 in der anderen Farbe, nämlich grün aufleuch
tet. Dieser Zustand wird über den Selbsthaltekreis aus der
Z-Diode D2, der Relaisspule K1 und dem Kontakt K1.1 beibe
halten.
Das Aufleuchten der Leuchtdiode D1 in grün besagt, daß
die Überwachungsvorrichtung betriebsbereit ist, ein weiteres
Aufleuchten der Leuchtdiode D1 in grün bedeutet, daß die
Spannung des angeschlossenen Batterieblockes im Sollspan
nungsbereich, beispielsweise zwischen 3,2 und 4,5 V bei einem
4 V Batterieblock, zwischen 4,8 und 6,7 V bei einem 6 V Batte
rieblock und zwischen 9,6 und 13,5 V bei einem 12 V Batterie
block liegt.
Wenn die untere Grenzspannung des Betriebsspannungs
bereiches des betreffenden Batterieblockes unterschritten
wird, sperrt die Z-Diode D2, wodurch die Stromversorgung der
Relaisspule K1 unterbrochen wird und das Relais abfällt. Der
Relaiskontakt K1.1 schaltet um, so daß die Leuchtdiode D1 in
rot aufleuchtet. In dieser Weise wird signalisiert, daß der
betreffende Batterieblock fehlerhaft ist.
Der Kontakt K1.1 des Relais ist als Selbsthaltekontakt
geschaltet, der seinen Schaltungszustand beibehält, auch
wenn die Spannung über den Polklemmen des Batterieblockes
wieder ansteigen sollte und die Z-Diode D2 wieder durch
schalten sollte. Der Kontakt K1.1 kann nur durch ein Betäti
gen des Tastschalters T1 rückgesetzt werden.
In der obigen Weise kann somit auch bei einer Zusammen
schaltung von vielen Batterieblöcken mit einem Blick eine
Aussage über den Zustand jedes einzelnen Batterieblockes
getroffen werden. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, daß
ein einmaliges Unterschreiten des unteren Grenzwertes des
Betriebsspannungsbereiches eines Batterieblockes sozusagen
gespeichert wird, so daß ein derartiger defekter Batterie
block auch dann noch erkannt werden kann, wenn sich seine
Spannung nach einer Wiederaufladung erholt hat.
Ein als fehlerhaft erkannter Batterieblock kann jeder
zeit ausgetauscht werden, die Überwachungsvorrichtung kann
dann an dem neuen Batterieblock wieder angebracht werden.
Im obigen wurde eine Ausführungsform beschrieben, mit
dem bestehende Batterien nachgerüstet werden können. Es ist
aber gleichfalls möglich, die Schaltungsanordnung von Fig. 3
mit dem Tastschalter 3 und dem Anzeigeelement 2 in jedem
Batterieblock einer aus mehreren Blöcken aufgebauten Batte
rie integriert vorzusehen.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Überwachen eines einzelnen Batterieblocks
einer aus mehreren Blöcken aufgebauten Batterie, gekenn
zeichnet durch eine mit Anschlußklemmen für die Anschlüsse
des Batterieblocks versehene Schaltungsanordnung aus einem
Selbsthalteschaltkreis, in dem ein Schaltglied (D2) liegt,
das bei einem Abfall der Spannung über den Anschlüssen des
Batterieblocks unter den unteren Grenzwert des Sollspann
ungsbereiches sperrt, und aus Anzeigeelementen (D1), deren
Anzeigezustand über den Selbsthalteschaltkreis gesteuert ist
und die beim Sperren des Schaltgliedes (D2) eine Fehlermel
dung geben, derart, daß dieser Zustand der Schaltungsanord
nung auch dann beibehalten wird, wenn die Spannung über den
Anschlüssen des Batterieblocks wieder über den unteren
Grenzwert des Sollspannungsbereiches ansteigt und das
Schaltglied (D2) wieder durchschaltet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltglied (D2) eine Z-Diode ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anzeigeelemente (D1) verschiedenfarbige
Leuchtdiodenelemente sind, die in Abhängigkeit vom Schal
tungszustand des Selbsthalteschaltkreises wechselweise auf
leuchten.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen kappenartig
ausgebildet sind und auf die Polklemmen von
Batterieblöcken gepreßt werden können.
Priority Applications (1)
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DE19616542A DE19616542C2 (de) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Vorrichtung zum Überwachen eines Batterieblockes |
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DE19616542A DE19616542C2 (de) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Vorrichtung zum Überwachen eines Batterieblockes |
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Publication Number | Publication Date |
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DE19616542A1 DE19616542A1 (de) | 1997-11-06 |
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ID=7792428
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DE (1) | DE19616542C2 (de) |
Cited By (1)
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- 1996-04-25 DE DE19616542A patent/DE19616542C2/de not_active Expired - Fee Related
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