DE2610536C2 - Verfahren zur Feststellung des Erhaltungs- und Ladezustandes von Blei-Akkumulatoren sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Feststellung des Erhaltungs- und Ladezustandes von Blei-Akkumulatoren sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- DE2610536C2 DE2610536C2 DE2610536A DE2610536A DE2610536C2 DE 2610536 C2 DE2610536 C2 DE 2610536C2 DE 2610536 A DE2610536 A DE 2610536A DE 2610536 A DE2610536 A DE 2610536A DE 2610536 C2 DE2610536 C2 DE 2610536C2
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung des Erhaltungs- und Ladezustandes von
Blei-Akkumulatoren sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
In den deutschen Patentschriften 2043 660 und 22 42 592, von denen die jüngere in einem Zusatzverhältnis
zur älteren steht, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Prüfung von Batterien beschrieben. Im Hauptpatent beruht das Verfahren darauf, die Batterie
mit einem vorgegebenen Widerstand eine bestimmte Zeit lang zu belasten, die sich einstellende Klemmenspannung
zu messen und zu speichern. Nach der Belastung wird für die Battterie eine Erholungspause eingelegt,
in der die während der Belastung abgesunkene Klemmenspannung wieder ansteigt Nach Erreichen
eines Beharrungszustandes dieser Klemmenspannung wird diese wieder gemessen, der erreichte Wert wird
mit der vorher gemessenen Belastungsspannung in einer logischen Schalteinheit verarbeitet. Aus dem Ergebnis
der Verarbeitung wird eine Ausage über den Zustand der Batterie abgeleitet Der Gegenstand des Zusatzpatentes
sieht ein gegenüber dem Gegenstand des Hauptpatentes etwas vereinfachtes Verfahren vor, bei
dem ein durch einen Wahlschalter, dessen Stellungen den Ladezustand der Batterie kennzeichnen, erzeugtes
Signal mit dem Ergebnis der Messung unter Belastung logisch kombiniert wird.
Versuche haben ergeben, daß der zeitliche Verlauf des Spannungsanstieges nach abgeschalteter Belastung
der Batterie ein aussagekräftigeres Kriterium für den Erhaltungszustand der Batterie abgibt als der Spannungswert,
der sich nach der Erholzeit schließlich in einem Beharrungszustand einstellt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche diesen
Überschreiten der zweiten und dritten Referenzspannung eine Zustandsanzeige »gut« des
Akkumulators (1) bewirkt und alle anderen Entscheidungskombinationen eine Zustandsanzeige
»schlecht« des Akkumulators (1) auslösen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichheit einer Referenzspannung mit einem zugehörigen Meßwert als Unterschreiten
gewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Referenzspannung
abhängig von der Amperestundenkapazität des Akkumulators (1) einstellbar ist
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte
Referenzspannung abhängig von der Temperatur des Akkumulators (1) einstellbar ist
5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Vergleicher (7, 8,9,10) mit je einem Eingang für die
Klemmenspannung des Prüflings, für Referenzspannungen und für Zeitsteuerungssignale einer Zeitsteuerungseinheit
(6) sowie einem Ausgang für einen Entscheidungsergebnisspeicher und mit einer an
Ausgänge der Speicher angeschlossenen ebenfalls zeitgesteuerten Auswertelogikschaltung (12) und
drei an entsprechende Ausgänge der Logikschaltung angeschlossene Anzeige- bzw. Registriereinheiten
(13) für gut, schlecht und nachladebedürftig.
zeitlichen Verlauf der Erholspannung, d. h. den Anstieg der Spannungskurve, mit in die Beurteilung der Batterie
einbeziehen. Die gestellte Aufgabe wird bei einem eingangs genannten Verfahren gemäß der Erfindung durch
die Kombination folgender Verfahrensschritte gelöst:
a) Vergleich der Leerlaufklemmenspannung des Akkumulators (1) mit einer ersten Referenzspannung
und einer zweiten, gegenüber der ersten höheren Referenzspannung und Speicherung der
Entscheidungsergebnisse,
b) Vergleich der Klemmenspannung gegen Ende einer Hochstrombelastung des Akkumulators (1)
über etwa 15 Sekunden mit einer dritten Referenzspannung und Speicherung des Entscheidungsergebnisses,
c) zwei etwa 100 ms nach Beendigung der Hoch-Strombelastung in einem Abstand von etwa einer
Sekunde aufeinanderfolgende Vergleiche der Leerlaufklemmenspannung mit einer vierten Referenzspannung
und einer fünften, gegenüber der vierten höheren Referenzspannung und Speicherung der
Entscheidungsergebnisse,
d) Auswertung der gespeicherten Entscheidungsergebnisse mit Hilfe einer Logikschaltung (12), derart,
daß das Unterschreiten der ersten Referenzspannung eine Zustandanzeige »schlecht« des
Akkumulators (1), das Unterschreiten der zweiten bis fünften Referenzspannung eine Zustandsanzeige
»gut, jedoch ladebedürftig« des Akkumulators (1), das Überschreiten der zweiten und
dritten Referenzspannung eine Zustandsanzeige
»gut« des Akkumulators (1) bewirkt und alle anderen Entscheidungskombinationen eine Zustandsanzeige
»schlecht« des Akkumulators (1) auslösen.
3 4
Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der net sind, und deren Reihen verschiedenen Batterie-Erkenntnis,
daß der Verlauf der Erholspannung nach zuständen entsprechen, mögliche Ergebnisse der Meseiner
Hochstrombelastung im wesentlichen vom Erhal- sungen eingetragen. 0 bedeutet dabei, daß die
tungszusland des Akkumulators abhängt Durch Erfas- betreffende Referenzspannung gerade erreicht oder
sung des Erholspannungsverlaufs mit Hufe von zwei s unterschritten wurde, 1 bedeutet, daß die Referenzspanaufeinanderfolgenden
MomentanwerUnessungen und nung überschritten wurde. Mit einem χ sind Meßpunk-Kombination
der Meßergebnisse mit den Leerlaufspan- te gekennzeichnet, die infolge eines eindeutigen
nungsmessungen und der Spannungsmessung unter Ergebnisses vorhergehender Meßpunkte ausfallen
Hochstrombelastung kann auch bei mangelhaft gelade- können. In der letzten Zeile des Schaubildes ist eine
ner Batterie ein zutreffender Aufschluß über ihren io Messung verzeichnet, bei der schon der Vergleich mit
Erhaltungszustand erhalten werden. der ersten Referenzspannung ergeben hat, daß der
dung die Gleichheit einer Referenzspannung mit einem liegenden Spalte ist das Diagnoseergebnis der jeweili-
zugehörigen Meßwert als Unterschreiten der Referenz- gen Entscheidungskombination aufgezeichnet Es ist zu
spannung gewertet is erkennen, daß bis auf das aus den Reihen 5 und 6
Die an dritter Stelle genannte Referenzspannung ist erhaltene Ergebnis die übrigen Spalten einen mangelabhängig
von der jeweiligen Amperestundenkapazität haften Befund für den Erhaltungszustand des Akkumudes
untersuchten Akkumulators. Sie ist deshalb lators ergeben. In Reihe 5 ist eine guterhaltene und
zweckmäßig einstellbar. Die drittgenann"; Referenz- aufgeladene Batterie zu erkennen. Die Reihe 6
spannung sollte auch, wenn eine Batterieprüfung bei 20 kennzeichnet eine Batterie in gutem Zustand, die jedoch
extremen Temperaturen vorgenommen wird, nachladebedürftig ist
temperaturabhängig einstellbar sein. In F i g. 3 ist als Blockschaltbild eine Schaltungsanord-
temperaturabhängig einstellbar sein. In F i g. 3 ist als Blockschaltbild eine Schaltungsanord-
rens nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch den Klemmen eines zu prüfenden Akkumulators 1 ist
mindestens einen Vergleicher mit je einem Eingang für 25 eine Belastungseinrichtung 2 angeschlossen. Sie besteht
die Klemmenspannung des Prüflings, für Referenzspan- im wesentlichen aus einem über ein Relais ansteuerba-
nungen und für Zeitsteuerungssignale einer Zeitsteue- ren Schalter und einem Belastungswiderstand. Die
rungseinheit, sowie einem Ausgang für einen Entschei- Belastungseinrichtung 2 ist über ein Zeitverzögerungs-
dungsergebnisspeicher und mit einer an Ausgänge der glied 3 und über ein zweites Zeitverzögerungsglied 4
ge- bzw. Registriereinheiten für die Prüfungsergebnisse tor 1 kurz vor der Prüfung aufgeladen worden ist. An die
gut, schlecht und ladebedürftig. Plusklemme des Akkumulators 1 ist außerdem eine
mulators; Schalteinrichtung 5, der die Klemmenspannung an der
düngen für verschiedene Testfälle dar; in der und 10 verbunden. Zweite Eingänge der Vergleicher 7
des Verfahrens als Blockschaltbild gezeigt. gelegt Der Referenzspannungseingang des Verglei-
Im Diagramm der F i g. 1 ist auf der Abszisse die Zeit 45 chers 8 ist über einen Wahlschalter 11 mit verschiede-
und auf der Ordinate die Klemmenspannung am nen, von der Kapazität des jeweiligen Prüflings
Prüfling aufgezeichnet Es ergibt sich in schematischer abhängigen Referenzspannungsqueilen verbindbar.
Darstellung ein Spannungsverlauf, dessen linker waage- Steuereingänge der Vergleicher 7,8,9 und 10 sind über
rechter Teil der Leerlaufklemmenspannung entspricht. eine Steuerleitung mit einem zweiten Ausgang der
Bei einer Hochstrombelastung der Batterie ergibt sich 5° Zeitsteuereinheit 6 verbunden. In den Vergleichern 7 bis
ein Spannungsabschwung, der aus einem anfänglich 10 enthalten sind Speichereinrichtungen zur Speichesteilen
Zweig und einem anschließenden etwas flacher rung des digitalen Entscheidungsergebnisses der Ververlaufenden
Zweig besteht. Nach der Hochftrombela- gleicher. Die Speicherausgänge sind an entsprechende
stung steigt die Klemmenspannung wieder steil an und Eingänge einer Auswertelogikschaltung 12 gelegt, die
geht dann in einen flacher ansteigenden Teil über. Die SS ebenfalls mit den Signalen der Zeitsteuereinheit
Meßpunkte an der Klemmenspannungskurve sind durch beaufschlagt ist. An drei Ausgängen der Auswertelogik-Pfeile
angedeutet Die Dauer der Hochstrombelastung schaltung 12 liegen Anzeigelampen 13, mit denen das
beträgt etwa 15 sek. Die Messung der Klemmenspan- Ergebnis der Prüfung des Akkumulators 1 angezeigt
nung bei Hochstrombelastung findet etwa 100 ms vor wird. Die drei Lampen 13 sind für die Ergebnisse gut,
Beendigung der Hochstrombelastung statt. Die erste 60 schlecht und nachladebedürftig vorgesehen. Nachdem
Messung während der Erholung der Batterie wird etwa der Akkumulator 1 zur Prüfung angeschlossen ist, wird
100 ms nach Beendigung der Hochstrombelastung über ein Startsignal, das die Zeitsteuereinrichtung in
vorgenommen. Die zweite Messung in der Erholungs- Gans; setzt, eine Leerlaufspannungsmessung vorgenomphase
folgt in etwa einer Sekunde Abstand von der men und das Ergebnis in dem dem Vergleicher 7
ersten Messung. 6S zugeordneten Speicher festgehalten. Ober die Zeitver-
von der Zeitsteuereinrichtung, eine Messung der Klemmenspannung vorgenommen und das Ergebnis im
Speicher des Vergleichers 8 abgespeichert. Nach Ausschalten der Belastung wird über die Schalteinrichtung
5 der Vergleicher 9 an die Klemmenspannung des Akkumulators 1 gelegt. Das Ergebnis der Messung wird
ebenfalls im zum Vergleicher 9 gehörenden Speicher gespeichert Nach Ablauf etwa einer Sekunde wird ein
zweites Mal die Klemmenspannung an den Vergleicher IO durchgeschaltet und in dem ihm zugeordneten
Speicher das Ergebnis festgehalten. Die Auswertelogik 12 kombiniert die gespeicherten Digitalwerte dann nach
dem Schema der F i g. 2 und zeigt mit den Lampen 13 den Zustand des Akkumulators 1 an. Anstelle der
Lampen 13 kann auch eine Ausdruckeinrichtung für die Ergebnisse angeschlossen werden.
Claims (1)
- Patentansprüche:!."Verfahren zur Feststellung des Erhaltungs- und Ladezustandes von Blei-Akkumulatoren, gekennzeichnet durch die Kombination fol- S gender Verfahrensschritte:a) Vergleich der Leerlaufklemmenspannung des Akkumulators (1) mit einer ersten Referenzspannung und einer zweiten, gegenüber der ersten höheren Referenzspannung und Speicherung der Entscheidungsergebnisse,b) Vergleich der Klemmenspannung gegen Ende einer Hochstrombelastung des Akkumulators (1) über etwa 15 Sekunden mit einer dritten Referenzspannung und Speicherung des Ent-Scheidungsergebnisses,c) zwei etwa 100 ms nach Beendigung der Hochstrombelastung in einem Abstand von etwa einer Sekunde aufeinanderfolgende Vergleiche der Leerlaufklemmenspannung mit einer vierten Referenzspannung und einer fünften gegenüber der vierten höheren Referenzspannung und Speicherung der Entscheidungsergebnisse,d) Auswertung der gespeicherten Entscheidungsergebnisse mit Hilfe einer Logikschaltung (12) *5 derart, daß das Unterschreiten der ersten Referenzspannung eine Zustandsanzeige »schlecht« des Akkumulators (1), das Unterschreiten der zweiten bis fünften Referenzspannung eine Zustandsanzeige »gut, jedoch ladebedürftig« des Akkumulators (1), das
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