DE2043660B2 - Tester for motor vehicles battery - measures loaded terminal voltage for logically combining with open cct. terminal voltage - Google Patents

Tester for motor vehicles battery - measures loaded terminal voltage for logically combining with open cct. terminal voltage

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Abstract

The battery tester, for a motor vehicle battery, loads the battery with a given load and measures the resulting voltage across the battery terminals using a voltmeter. This voltage value is stored. After a given time the battery open circuit voltage is measured with the voltmeter and logically combined with the earlier stored voltage value. The logic circuit output gives an indication of the condition of the battery, i.e. its charge state and the degree of deterioration it has suffered with age. The time between measuring loaded and open circuit voltages is determined by an RC circuit controlling a trigger that operates a switch.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Batterien, insbesondere auch von Kraftfahrzeugbatterien mit vergossenen Zellenverbindern.The invention relates to a method for testing batteries, in particular also motor vehicle batteries with molded cell connectors.

Bei neueren, im Handel befindlichen Kraftfahrzeugbatterien sind die Zellenverbinder nicht mehr zugänglich. Dadurch lassen sich Batterieprüf geräte mit Einzelzellenprüfung nicht mehr verwenden. Um Batterien in automatisierten Werkstätten schnell und zuverlässig prüfen zu können, muß daher eine Messung an den Polklemmen erfolgen.For newer, commercially available automotive batteries the cell connectors are no longer accessible. This allows battery testers to be included Do not use single cell check any more. To get batteries in automated workshops quickly and reliably To be able to test, a measurement must therefore be made on the pole terminals.

Durch Messen der Leerlaufspannung kann unter bestimmten Voraussetzungen der Ladezustand ermittelt werden. Dieses Verfahren entspricht der herkömmlichen Säuredicht-Messung mittels eines Areometers. By measuring the open circuit voltage, the state of charge can be determined under certain conditions will. This procedure corresponds to the conventional acid density measurement using an areometer.

Durch Messen der Klemmenspannung beim Belasten mit einem definierten Widerstand läßt sich eine weitere Aussage machen, die jedoch sowohl vom Batteriezustand als auch vom Ladezustand abhängig ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem zuverlässige Aussagen über den Ladezustand und über den allgemeinen altersbedingten Zustand der Batterie gemacht werden können.By measuring the terminal voltage when loading with a defined resistance, a make further statements, which, however, depend on both the battery status and the charge status. The object of the invention is to develop a method in which reliable statements about the state of charge and about the general age-related condition of the battery.

Die Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß gemäß der Erfindung in einem ersten Prüfvorgang die Batterie mit einem definierten Belastungswiderstand belastet wird und die dabei an den Klemmen der Batterie anliegende Spannung mit Hilfe eines Meßinstrumentes gemessen und der gemessene Wert gespeichert wird und daß nach einer definierten Pause in einem zweiten Prüfvorgang die Leerlaufspannung mit dem Meßinstrument gemessen und mit dem gespeicherten Wert der Klemmenspannung mit Hilfe einer logischen Schalteinrichtung verknüpft wird und durch die Verknüpfungeine Aussage über den Zustand der Batterie gewonnen wird.The object can be achieved in that according to the invention in a first test process The battery is loaded with a defined load resistance and this is applied to the terminals of the battery applied voltage measured with the aid of a measuring instrument and the measured value saved and that after a defined pause in a second test process, the open circuit voltage with the Measuring instrument measured and with the stored value of the terminal voltage with the help of a logic Switching device is linked and a statement about the state of the battery through the link is won.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Veriahrens.The invention also relates to a device for carrying out the described procedure.

ErfindungsgemiiB ist die Vorrichtung mit einer Zeitschaltvorrichtung versehen, die das Anlegen und Abtrennen des Belastungswiderstandes an die Klemmen der Batterie auslöst, wobei während der Belastungsphase die Klemmenspannung der Batterie an einem ersten Schwellwertschalter angelegt ist, der in Abhängigkeit von der angelegten Spannung in eine seiner beiden Schaltlagen kippt und daß nach der Belastungsprüfung infolge Auslösung durch die Zeitschaltvorrichtung ein zweiter Schwellwertschalter an die Batterie angeschlossen ist, wobei dieser Schwellwertschalter in Abhängigkeit von der nach der Belastungsprüfung ansteigenden Leerlaufspannung in eine seiner beiden Schaltlagen kippt.According to the invention, the device is provided with a Timing device provided, which allows the application and disconnection of the load resistor to the terminals the battery triggers, the terminal voltage of the battery on during the load phase a first threshold switch is applied, depending on the applied voltage in a its two switching positions tilts and that after the load test as a result of triggering by the timer a second threshold switch is connected to the battery, this threshold switch depending on the increasing open circuit voltage after the load test of its two switching positions flips.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Einzel-Further advantageous further training and individual

heiten ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus den Zeichnungen.units arise in connection with the subclaims from the following description of an exemplary embodiment and from the drawings.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaues des Batterieprüfgerätes undFig. 1 is a schematic representation of the structure of the battery tester and

Fig. 2 den Spannungsverlauf an den Klemmen der Batterie während der beiden Prüfvorgänge.2 shows the voltage curve at the terminals of the battery during the two test processes.

Gemäß Fig. 1 ist eine Batterie 10 mit einem Meßinstrument 11 verbunden. Weiterhin i»t an d'e Batterie 10 ein einstellbarer Belastungswiderstand 12 angeschlossen. Die Einstellung des Belastungswiderstandes erfolgt mit einem von Hand betätigbaren Schalter. Bei der Einstellung des Belastungswiderstandes 12 mit Hilfe des Schalters 13 werden die Batteriegröße und ihr Aufbau, die ihren Ausdruck in dem Kälteprüfstrom der Batterie finden, berücksichtigt. Weiterhin ist eine Zeitschaltvorrichtung 14 vorgesehen, die nach einer durch den Startschalter 15 erfolgten Auslösung den Belastungswidcrstand 12 für eine Zeit /,, beispielsweise für 30 Sekunden, an die Batterie anlegt. Dadurch fließt ein hoher Entladestrom, der dem Anlaßstrom entspricht, über den definierten Belastungswiderstand 12. Die von dem Gerät bestimmte Belastungszeit ist dabei so bemessen, daß einerseits der Zeitraum ausreicht, um chemische Ausgleichsvorgänge in der Batterie zu eliminieren. Während der Belastung wird die Klemmenspannung der Batterie gemessen und mit Hilfe des Meßinstrumentes 11 als Startvermögen angezeigt. Am Ende der sich über die Zeit r, erstreckenden Belastungsprüfung wird die Klemmenspannung, die während des Prüfvorganges an einen ersten Schwellwertschalter 16 angelegt ist, dort gespeichert, d.h. der Schwellwertschalter 16, der beispielsweise eine bistabile Multivibratorschaltung sein kann, kippt in die eine oder in die andere Schaltlage, je nachdem, welchen Wert die Klemmenspannung während der Belastungsprobe erreicht hat.According to FIG. 1, a battery 10 is connected to a measuring instrument 11. Furthermore, there is a battery 10 an adjustable load resistor 12 is connected. The setting of the load resistance takes place with a manually operated switch. When setting the load resistance 12 with the help of the switch 13 the battery size and its structure, which are expressed in the Find cold test current of the battery is taken into account. Furthermore, a time switch device 14 is provided, after a trip made by the start switch 15, the load resistor 12 for a Time / ,, for example for 30 seconds, to the battery applies. As a result, a high discharge current, which corresponds to the starting current, flows through the defined load resistance 12. The loading time determined by the device is dimensioned so that on the one hand the period of time is sufficient to eliminate chemical equilibrium processes in the battery. During the Load, the terminal voltage of the battery is measured and with the help of the measuring instrument 11 as Starting ability displayed. At the end of the stress test, which extends over time r, the Terminal voltage that is applied to a first threshold switch 16 during the test process, stored there, i.e. the threshold switch 16, which is, for example, a bistable multivibrator circuit can be, toggles into one or the other switching position, depending on the value of the terminal voltage reached during the stress test.

Nach der Belastungsprobe wird eine Zeit f, durch die Zeitschalteinrichtung bestimmt. Während dieser Zeit r2, die beispielsweise zweieinhalb Minuten betragen kann, steigt die Klemmenspannung auf den Leerlaufwert der Batterie. Nach Erreichen des Beharrungszustandes läßt sich der Ladezustand der Batterie entsprechend der an dem Meßinstrument 11 angezeigten Spannung ablesen. Die wählend der Zeit f2 bei ordnungsgemäßen Batterien ansteigende Spannung ist an einen zweiten Schwellwertschalter 17 angelegt. Dieser Schwellwertschalter 17 kippt in die eine oder andere Schaltlage, je nachdem, ob die ansteigende Spannung, d.h. die Leerlaufspannung der Batterie, über oder unter einem festgelegten Wert liegt. Nach der von der Zeitschalteinrichtung bestimmten Zeit i: werden beide Schwellwertschalter an eine logische Schalteinrichtung, beispielsweise eine UND-Schaltung oder eine ODER-Schaltung oder die Kombination dieser beiden Schaltungen angelegt. Hierbei wird nun der allgemeine Zustand der Batterie durch Verknüpfung der beiden an den Schwellwertschalter 16 und 17 anliegenden Ausgangssignale ermittelt.After the endurance test, a time f i is determined by the timer. During this time r 2 , which can be, for example, two and a half minutes, the terminal voltage rises to the no-load value of the battery. After the steady state has been reached, the state of charge of the battery can be read off according to the voltage displayed on the measuring instrument 11. The voltage, which rises during the time f 2 with proper batteries, is applied to a second threshold switch 17. This threshold switch 17 toggles into one or the other switching position, depending on whether the rising voltage, ie the open circuit voltage of the battery, is above or below a specified value. After the time i : determined by the time switching device, both threshold value switches are applied to a logic switching device, for example an AND circuit or an OR circuit or a combination of these two circuits. Here, the general condition of the battery is determined by combining the two output signals applied to the threshold value switches 16 and 17.

In Fig. 2 ist der Grenzverlauf der Batteriespannung bei einem Testvorgang aufgezeichnet. Liegt der jeweils gemessene Spannungswert oberhalb des Kurvenzuges, dann bedeutet dies ein positives Meßergebnis, während ein unterhalb des Kurvenzuges liegender Meßwert ein negatives Meßergebnis bedeutet.In Fig. 2, the limit course of the battery voltage is recorded during a test process. If the voltage value measured in each case is above the curve, then this means a positive measurement result, while one is below the curve Measured value means a negative result.

Gibt der Schwellwertschalter 16 beispielsweise ein Signal ab, das dem Feld α in Fig. 2 entspricht, und Schwellwertschalter 17 gibt ein Signal ab, das dem Feld c in Fig. 2 entspricht, dann ist die Batterie gut. Die Batterie ist ebenfalls gut, wenn Feld a und Feld d For example, if the threshold switch 16 outputs a signal which corresponds to the field α in FIG. 2, and the threshold switch 17 outputs a signal which corresponds to the field c in FIG. 2, then the battery is good. The battery is also good if field a and field d

ίο erreicht wird. Wenn Werte in den Feldern b und c erreicht werden, ist die Batterie defekt, und bei Werten in den Feldern b und d muß die Batterie nachgeladen werden. Da im Falle b und d nicht ausgeschlossen werden kann, daß die Batterie ebenfalls defekt ist, muß bei diesen Werten b und d nach dem Laden eine weitere Prüfung erfolgen. Ändern sich dann die gemessenen Werte nicht, d. h. zeigen die Schwellwertschalter immer noch die den Werten b und d entsprechenden Signale, dann ist die Batterie defekt.ίο is achieved. If values in fields b and c are reached, the battery is defective, and if values in fields b and d are reached , the battery must be recharged. Since in cases b and d it cannot be ruled out that the battery is also defective, a further test must be carried out with these values b and d after charging. If the measured values do not change, ie if the threshold switches still show the signals corresponding to values b and d , then the battery is defective.

ao Um diese Werte einfach zu ermitteln, bzw. der Prüfperson anzuzeigen, ist die logische Schalteinrichtung 18 mit einem Anzeigeteil 19 verknüpft, der mit drei Glühbirnen 20, 21, 22 versehen ist. Die erste Glühbirne 20 leuchtet auf, wenn die Batterie gut ist,ao In order to determine these values easily or to display them to the test person, the logic switching device is 18 linked to a display part 19 which is provided with three light bulbs 20, 21, 22. The first Light bulb 20 will light up when the battery is good,

»5 die zweite Glühbirne 21 leuchtet auf, wenn die Batterie defekt ist, und die dritte Glühbirne 22 brennt dann, wenn die Batterie nachgeladen werden soll.»5 the second light bulb 21 lights up when the battery is defective, and the third light bulb 22 burns when the battery is to be recharged.

Die Einrichtung zur Prüfung der Batterie ist zweckmäßigerweise so ausgestattet, daß der Startschalter 15The device for testing the battery is expediently equipped in such a way that the start switch 15

mit verschiedenen Überwachungseinrichtungen kombiniert ist. So ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, die dafür sorgt, daß der Startschalter nicht in Betrieb genommen werden kann, wenn die Klemmenspannung der Batterie einen festgelegten Min destwert unterschreitet, d. h. wenn von vornherein ersichtlich ist, daß die Batterie defekt ist. Zweitens ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, die eine Betätigung des Startschalters 15 verhindert, wenn keine Testbatterie an das Prüfgerät angeschlossen ist oder wenn eine Batterie mit falscher Polarität angeschlossen ist. Da die Überwachungseinrichtung und der Startschalter eine eigene Versorgungsbatterie 23 aufweisen, kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung der Startschalter 15 mit einer Einrichtungis combined with various monitoring devices. A monitoring device is provided, which ensures that the start switch cannot be operated when the terminal voltage is applied the battery falls below a specified minimum value, d. H. if obvious from the start is that the battery is defective. Second, a monitoring device is provided which has a Operation of the start switch 15 is prevented if no test battery is connected to the test device or if a battery is connected with the wrong polarity. Since the monitoring device and the start switch can have its own supply battery 23, in an expedient embodiment of the Invention of the start switch 15 with a device

♦5 versehen sein, die überwacht, ob die Versorgungsspannungsquelle 23 eine ausreichende Spannung zur Verfügung stellt bzw. ob die Versorgungsbatterie mit richtiger Polarität angeschlossen ist.♦ 5 must be provided, which monitors whether the supply voltage source 23 provides sufficient voltage or whether the supply battery with correct polarity is connected.

Zweckmäßigerweise ist die Prüfvorrichtung auch mit einem Umschalter 13 versehen, der in Abhängigkeit von der Nennspannung der angeschlossenen Testbatterie 10 die Meßbereiche des Meßinstrumentes 11 und der Schwellwertschalter 16 und 17 ändert. Mit der beschriebenen Prüfeinrichtung lassen sich also Batterien auf ihren allgemeinen Zustand prüfen, indem ein dem Prüfgerät vorgegebenes Prüfprogramm abgewickelt wird und dabei die Klemmenspannung bei Belastung und darauffolgend die Leerlaufspannung der Batterie ermittelt wird. Durch Verknüpfung der beiden ermittelten Werte läßt sich eine Aussage über den Allgemeinzustand der Batterie treffen.The test device is expediently also provided with a changeover switch 13, which is dependent on from the nominal voltage of the connected test battery 10, the measuring ranges of the measuring instrument 11 and the threshold switch 16 and 17 changes. With the test device described, So check batteries for their general condition using a test program specified for the test device is handled and the terminal voltage under load and then the open circuit voltage the battery is determined. By linking the two values determined, make a statement about the general condition of the battery.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Prüfung von Batterien, insbesondere von Kraftfahrzeugbatterien mit vergössenen Zellenverbindern, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Prüf Vorgang die Batterie (10) mit einem definierten Belastungswiderstand (12) belastet wird und die dabei an den Klemmen der Batterie (10) anliegende Spannung (Uk) mit "> Hilfe eines Meßinstrumentes (11) gemessen und der gemessene Wert gespeichert wird und daß nach einer definierten Pause in einem zweiten Prüfvorgang die Leerlaufspannung mit dem Meßinstrument (11) gemessen wird und mit dem ge- *5 speicherten Wert der Klemmenspannung mit Hilfe einer logischen Schalteinrichtung (18) verknüpft wird und durch die Verknüpfung eine Aussage über den Zustand der Batterie (10) gewonnen wird.1. A method for testing batteries, in particular motor vehicle batteries with encapsulated cell connectors, characterized in that in a first test process the battery (10) is loaded with a defined load resistance (12) and the battery (10) is applied to the terminals Voltage (U k ) measured with the aid of a measuring instrument (11) and the measured value is stored and that after a defined pause in a second test process the open circuit voltage is measured with the measuring instrument (11) and with the stored value the terminal voltage is linked with the aid of a logic switching device (18) and a statement about the state of the battery (10) is obtained through the link. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitschaltvorrichtung (14) vorgesehen ist, die das Anlegen und Abtrennen des Belastungswiderstandes (12) an die Klemmen der Bat- a5 terie (10) auslöst, wobei während der Belastungsphase die Klemmenspannung der Batterie (10) in einen ersten Schwellwertschalter (16) angelegt ist, der in Abhängigkeit von der angelegten Spannung2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that a time switch device (14) is provided which triggers the application and disconnection of the load resistor (12) to the terminals of the battery a 5 terie (10), during which Load phase, the terminal voltage of the battery (10) is applied to a first threshold switch (16), which depends on the applied voltage in seine erste oder zweite Schaltlage kippt und daß nach der Belastungsprüfung infolge Auslösung durch die Zeitschaltvorrichtung (14) ein zweiter Schwellwertschalter (17) an die Batterie (10) angeschlossen ist, wobei dieser Schwellwertschalter (17) in Abhängigkeit von der nach der BeIastungsprüfung gemessenen Leerlaufspannung in seine erste oder zweite Schaltlage kippt.tilts into its first or second switching position and that after the load test as a result of tripping a second threshold switch (17) is connected to the battery (10) by the time switch device (14) is, this threshold value switch (17) depending on the load test measured open circuit voltage flips into its first or second switching position. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Schwellwertschalter (16, 17) mit einem logische Bauglieder 4< > aufweisenden Auswertungsteil (18) verbunden sind, wobei die Zeitschaltvorrichtung (14) nach Ablauf des ersten und zweiten Prüfvorganges den ein den Zustand der Batterie (10) charakterisierendes Signal bildenden Auswertungsteil (18) mit einem insbesondere 3 Glühlampen (20, 21, 22) aufweisenden Anzeigeteil (19) verbindet.3. Device according to claim 2, characterized in that that the outputs of the threshold value switch (16, 17) with a logic component 4 < > having evaluation part (18) are connected, the time switch device (14) after The sequence of the first and second test processes is one that characterizes the state of the battery (10) Signal-forming evaluation part (18) with, in particular, 3 incandescent lamps (20, 21, 22) having display part (19) connects. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (15) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Widerstandswert desBeiastungswiderstandes(13)der Batterie (10) in Abhängigkeit von der Batteriegröße und ihrem Aufbau, insbesondere vom Kälteprüf strom, einstellbar ist.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that a switch (15) is provided with the help of which the resistance value of the loading resistor (13) of the battery (10) depending on the battery size and its structure, in particular on the cold test current, adjustable is. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Prüfvorgänge auslösender Startschalter (15) vorgesehen ist, der eine Überwachungseinrichtung für die Polarität des Anschlusses der Batterie (10) und eine Überwachungseinrichtung für den bei Belastung der Batterie über den Belastungswiderstand fließenden Strom aufweist, wobei der Startschalter (15) nicht betätigbar ist, wenn eine Mindestklemmenspannung der Batterie (10) nicht vorliegt.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the test operations triggering start switch (15) is provided, which is a monitoring device for the polarity the connection of the battery (10) and a monitoring device for the load of the battery has current flowing through the load resistor, the start switch (15) cannot be actuated if a minimum terminal voltage of the battery (10) is not present. 6. Hinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Startschalter und die mit ihm verbundenen Überwachungseinrichtungen mit einer eigenen Betriebsspannungsquelle (23) versehen sind, wobei der Startschalter eine Auslösung des Testvorganges verhindert, wenn die Spannung der Betriebsspannungsquelle zu niedrig oder von falscher Polarität ist.6. Execution according to claim 5, characterized in that the start switch and the with Monitoring devices connected to it with their own operating voltage source (23) are provided, the start switch preventing the test process from being triggered if the The voltage of the operating voltage source is too low or has the wrong polarity. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Batteviespannung abhängiger, die Umschaltpunkte der Schwellwertschalter (16,17) und den Meßbereich des Meßinstrumentes (11) ändernder Umschalter vorgesehen ist.7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that one of the battery voltage dependent, the switching points of the Threshold switch (16,17) and the measuring range of the measuring instrument (11) changing switch is provided.
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