DE2448068A1

DE2448068A1 - Blei-akkumulator mit einem sensor fuer eine ladungszustandsanzeige

Info

Publication number: DE2448068A1
Application number: DE19742448068
Authority: DE
Inventors: Werner Eisenacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-10-09
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1976-04-22

Description

Blei-Akkumulator mit einem Sensor für eine Ladungszustandsanzeige Die Erfindung bezieht sich auf einen Blei-Akkumulator, insbesondere auf einen mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung versehenen Blei-Akkumulator für Kraftfahrzeuge mit einem Sensor für eine Ladungszustandsanzeige.
Es ist bekannt, daß sich mit dem Ladungszustand von Blei-Akkumulatoren die Zellenspannung und auch die Eiektrolytdichte des Blei-Akkumulators ändert. Ein Ladungszustand, der über eine Messung der Zellenspannung ermittelt wird, ist jedoch nur dann exakt, wenn der Blei-Akkumulator bei einer bestimmten Temperatur mit einem Strom bestimmter Größe belastet wird; um Temperaturänderungen am Blei-Akkumulator zu kompensieren u;ld einen Konstantstrom zu erzeugen, sind relativ teuere Zusatzeinrichtungen erforderlich. Auch die Bestimmung des Ladungszustandes von Blei-Akkumulatoren mittels Messung der Elektrolytdichte unterliegt verhältnismäßig großen Meßungenauigkeiten, weil auch hier die Umgebungstemperatur der Blei-Akkumulatoren erhebliche Meßungenauigkeiten mit sich bringen, deren Beseitigung nur mit nicht vernachlässigbarem Aufwand zu kompensieren ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Blei-Akkumulator mit einem preiswerten Ladüngszustandsanzeige-Sensor zu schaffen, dessen Meßgrößen sich bei Temperatur- und Belastungsschwahkungen nicht wesentlich ändern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Sensor auf die beim Lade- und Entladevorgang auftretende Volumenänderung von aktiver Masse in mindestens einer Elektrode des Blei-Akkumulators anspricht; bei einer bevorzugten Ausführung spricht der Sensor auf die Volumenänderung der aktiven Masse mindestens eines Plattenblocks des Blei-Akkumulators an.
Der Sensor kann - je nach Anwendungsfall - ein Druckschalter sein, der bei einem bestimmten Ladungszustand des Blei-Akkumulators anspricht, oder kann ein Drucksensor sein, der den Ladungszustand des Blei-Akkumulators kontinuierlich mißt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben und näher erläutert; es zeigen Fig. 1 einen Plattenblock eines Blei-Akkumulators mit Dehnungsmeßstreifen als Sensor für den Ladungszustand in verkleinertem Maßstab, Fig. 2 einen Abschnitt eines teilweise aufgebrochenen Blei-Akkumulators mit einem Drucksensor für eine Ladungszustandsanzeige in verkleinertem Maßstab und Fig. 3 einen Abschnitt eines teilweise aufgebrochenen Blei-Akkumulators mit einem dem Akkumulator-Gehäuse integrierten Druckraum als Sensor für eine Ladungszustandsanzeige (verkleinerter Maßstab).
Bei vollgeladenen Blei-Akkumulatoren bestehen die positiven Elektroden im wesentlichen aus Bleidioxyd und die negativen Elektroden im wesentlichen aus Schwammblei; als Elektrolyt findet verdünnte Schwefelsäure Verwendung. Im Verlaufe der Entladung von Blei-Akkumulatoren tritt an die Stelle des Bleidioxyds der positiven und des Schwammbleis der negativen Platte immer mehr und mehr Bleisulfat. Bleisulfat hat ein ca. 1,5fach größeres Volumen als Bleidioxyd und ein etwa 3fach größeres als Schwammblei. Diese Volumenänderung in Abhängigkeit vom Ladungszustand von Blei-Akkumulatoren wird bei der vorliegenden Erfindung zur Bestimmung des Ladungszustandes von Blei-Akkumulatoren ausgenutzt.
Der in Fig. 1 dargestellte Plattenblock 10 besteht aus positiven Elektroden 11, die über einen Polzapfen 12 miteinander parallelgeschaltet sind, den negativen Elektroden 13, die über einen Platten- und Zellenverbinder 14 miteinander parallelgeschaltet sind, und den Separatoren 15, die zwischen den abwechselnd angeordneten positiven Elektroden 11 und negativen Elektroden 13 angeordnet sind. Die positiven Elektroden 11 und die negativen Elektroden 13 haben ein nicht besonders dargestelltes elektrisch leitfähiges Gitter, in dem sich die aktive Masse des Blei-Akkumulators befindet; bei vollgeladenem Blei-Akkumulator besteht die aktive Masse in den positiven Elektroden 11 im wesentlichen aus Bleidioxyd und bei den negativen Elektroden 13 aus Schwammblei. Der derart aufgebaute Plattenblock 10 befindet sich in einem nicht dargestellten, mit Gasaustrittsöffnung versehenen Zellengefäß eines Blei-Akkumulators, das mit verdünnter Schwefelsäure als Elektrolyt gefüllt ist.- Erfindungsgemäß ist dieser Plattenblock 10 mit einem Dehnungsmeßstreifen 16' als Sensor 16 fest umfaßt, dessen elektrischer Anschluß 17 aus dem Blei-Akkumulator-Gehäuse herausgeführt und mit einem geeichten Meß- und Anzeigegerät verbunden ist. Bei Anderung des Ladungszustandes des Blei-Akkumulators ändert auch der Dehnungsmeßstreifen 16' seinen elektrischen Widerstand und gibt damit ein entsprechendes Signal an en Meß- und Anzeigekreis der Ladungszustandsanzeige des Blei-Akkumuiators.
Der Dehnungsmeßstreifen 16' kannsowohl horizontal als auch vertikal um den Plattenblock 10 angeordnet sein; es genügt auch'wenn der Dehnungsmeßstreifen 16l einen Tail der Elektroden 11 bzw. 13 mit Separatoren 15 umfasst, unter Umständen sogar, wenn er an einer einzigen Elektrode 81 bzw 13 festgelegt ist.
In Fig. 2 ist ein mehrzelliger Blei-Akkumulator 18 gezeigt, dessen rechtes Zellengefäß 19 einen Plattenblock 20 enthält; der Aufbau des Plattenblockes 20 entspricht dem Plattenblock nach Fig. 1 Dieser Plattenblock 20 steht auf einer Bodenleiste 21 im Zellengefäß 19 auf und führt mit seinem nicht besonders dargestellten Polzapfen durch den Blockdeckel 22 des Blei-Akkumulators 18, wo er als Änschlußpol 23 ausgebildet worden ist. Auf die Darstellung des Elektrolyten und der Elektrolyteinfüllöffnungen im Blei-Akkumulator 18 wurde verzichtet. Außer dem Plattenblock 20 ist in diesem Zellengefäß 19 zwischen einer Endplatte 24 des Flattenblocks 20 und der Gehäusewand 25 ein Druckschalter i als Sensor 16 angeordnet, der bei einem bestimmten Ladungszustand des Blei-Akkumulators 18 seinen Schaltungszustand ändert und an einen Mess- und Anzeigekreis weitergeben kann; dieser Druckschalter 16" ist über eine Leitung 26 mit einer auf dem Blockdeckel 22 befindlichen Steckbuchse 27 verbunden.
Anstelle des Druckschalters 16" kann auch ein Druckgefäß als Sensor 16 angeordnet sein, das mit einem geeichten Manometer in Verbindung steht und den Ladungszustand des Blei-Akkumulators 18 kontinuierlich anzuzeigen vermag.
In Fig. 3 ist ein Blei-Akkumulator 28 dargestellt, der im Aufbau dem Blei-Akkumulator 18 in Fig. 2 ähnelt, jedoch innerhalb seines Blockkastens 29 und seines Blockdeckels 30 neben einem Zellengefäß 31 mit Plattenblock 32 ein #zusätzliches Gefäß 16"' enthält; der Plattenblock 32 ist im Zellengefäß 31 festgelegt und liegt mit seiner einen Seite an der Trennwand 33 zum Gefäß 16"' an. Der durch den Blockdeckel 30 führende Teil des Gefäßes 16"' ist zu einem Rohr 34 reduziert, das über eine Entlüftungsöffnung 35 nach außen hin geöffnet ist. Das Gefäß 16', ', das mit einer bis in das Rohr 34 ragenden Flüssigkeit 36 gefüllt ist, trägt auf seinem Flüssigkeitsspiegel einen Schwimmer 37, dessen Standhöhe als Meßwert für eine Ladungszustandsanzeige des Blei-Akkumulators ausgewertet wird. Im vorliegenden Beispiel wird die Lage des Schwimmers 37 durch einen elektrischen Meßfühler 38 abgefragt, der induktiv oder kapazitiv von dem Schwimmer 37- beeinflußt wird und über einen elektrischen Anschluß 39 mit einem elektrischen Meß- und Anzeigegerät verbunden ist; für das Abtasten der Lage des Schwimmers 37 im Rohr 34 kann auch eine Lichtschranke verwendet werden, die mit einem Meß- und Anzeigegerät elektrisch verbunden ist.
Die Volumenänderung des Plattenblocks 32 infolge von Lade-bzw. Entladevorgängen des Blei-Akkumulators 28 wirkt sich als Bewegung der Trennwand 33 aus, was wiederum eine Veränderung der Lage des Schwimmers 37 im Rohr 34 zur Folge hat und ein entsprechendes Signal über den elektrischen-Meßfühler 38 zum elektrischen Meß- und Anzeigegerät bewirkt. - Dieser Sensor 16, der sich aus den Positionen 16"', 34, 35, 36, 37, 38 und 39 zusammensetzt, kann für Ladungszustandsanzeigen Verwendung finden, die entweder bei einem bestimmten Ladungszustand des Blei-Akkumulators oder auch kontinuierlich ansprechen.

Claims

Ansprüche

1. Blei-Akkumulator, insbesondere mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung versehener Blei-Akkumulator für Kraftfahrzeuge mit einem Sensor für eine Ladungszustandsanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16) auf die beim Lade- und Entladevorgang auftretende Volumenänderung von aktiver Masse in mindestens einer Elektrode (11, 13) des Blei-Akkumulators anspricht.

2. Blei-Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16') auf die Volumenänderung der aktiven Masse mindestens eines Plattenblockes (10, 20, 32) des Blei-Akkumulators anspricht.

3. Blei-Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16) ein Druckschalter (16") ist, der bei einem bestimmten Ladungszustand des Blei-Akkumulators anspricht.

4. Blei-Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16) ein Drucksensor (16", 16"') ist, der den Ladungszustand des Blei-Akkumulators kontinuierlich mißt.