DE2630033A1

DE2630033A1 - Entladungszustandsanzeiger

Info

Publication number: DE2630033A1
Application number: DE19762630033
Authority: DE
Inventors: Dietrich Muth
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 1976-07-03
Filing date: 1976-07-03
Publication date: 1978-01-05
Also published as: DE2630033B2; DE2630033C3

Description

Entladungszustandsanzeiger
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen des Entladungszustandes einer elektrischen Batterie, an die mindestens ein Verbraucher von elektrischem Strom, vorzugsweise ein Elektromotor, im Rahmen einer Gesamtantriebsvorrichtung anschließbar ist. Die Erfindung bezieht sich somit auch auf eine bestimmte Ausgestaltung einer Schaltung.
Für Entladeanzeigeeinrichtungen sind verschiedenste Prinzipien.bekannt. Der Erfindung am nächsten koinmen diejenigen Einrichtungen, bei denen während der Stromentnahme die Batteriespannung gemessen wird und diese Meßgröße abhängig von der Größe des entnommenen Stromes korrigiert wird (Stromkompensation). Das Maß, in dem der Spannungsmeßwert abhängig von der Größe des Entnahmestromes kompensiert werden muß, ist dabei vom Zustand der Batterie abhängig. Mit einer bestimmten Einstellung der Anzeigevorrichtung kann der Entladungszustand also nur bei einer bestimmten Batterie korrekt festgestellt werden. Bei einer anderen Batterie mit anderem inneren Widerstand muß also der Kompensationseinfluß anders eingestellt werden, d.h., bei Batteriewechsel muß das Gerbt Jedesmal anders eingestellt werden, wenn z.B. statt einer alten eine neue Batterie eingesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sehr einfache, aus wenigen Teilen bestehende Einrichtung zu schaffen, die den Entladezustand für Jede Batterie korrekt anzeigt, also unababhängig von den individuellen Eigenschaften der Batterie.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Batteriespannung nur dann gemessen und angezeigt wird, wenn kein Verbraucher der Batterie Strom entnimmt, so daß nur die reine Klemmenspannung der unbelasteten Batterie bzw. der durch einen definierten Meßwiderstand belasteten Batterie gemessen wird und die Meßgröße für die Anzeige rDzw. Folgeschaltung verwendet wird. Insbesondere erfolgt die Messung unmittelbar nach Abschalten des Verbrauchers bzw, des zuletzt eingeschalteten Verbrauchers, weil zunächst in einen kurzen Zeitabschnitt nach dem Abschalten der Meßwert noch eine konkret definierte @@@cage \:er rien Entladungszustand ergibt. Das ermöglicht, das -lelche rjr: in gleicher @@stellung auch bei ilechselbatt;erlen unterschind ehnm Batteriewiderstand und bei wechselnd alten und neuen Batterien zu verwenden. Ein weiterer Vorteil ist, daß keine Schwierigkeiten durch Uberkompensation bei voller Batterie bzw. Unterkompensation bei leerer Batterie auftreten. Auch treten keine Schwierigkeiten bezüglich Nullpunktkonstanz der Kompensation auf, wie sie beispielsweise auftreten können, wenn bei einer der bekannten Einrichtungen für die Zwecke der Stromkompensation der Entnahme strom in einem Feldplattengeber gemessen wird, dessen Eigenschaften beeinflußt werden,oder mittels eines Shunts gemessen wird, dessen Eigenschaften sich durch Erwärmung im Betrieb verändern. Die Anzeige bei der Einrichtung gemäß der Erfindung richtet sich nach der Säuredichte in der Batterie, welche ein Maß für den Entladezustand der BatterieXst,wobei jedoch keine aufwendigen chemischen Meßeinrichtungen erforderlich sind. Das Anzeigegerät einer Einrichtung gemäß der Erfindung wird also jeweils in Betriebszuständen eingestellt, in denen kein Verbraucher der Batterie einen Strom entnimmt. Dieser Anzeigezustand bleibt erhalten während der Betriebsphasen, in denen Strom entnommen wird.
Der Anzeige zustand wird entsprechend verändert bei Beginn der nächsten Betriebsphase, in der kein Strom entnommen wird. Wird das Gerät beispielsweise in Zusamnhang mit der Antriebsvorrichtung eines batterieelektrischem Hubladers benutzt, so bleibt die Anzeige unverändert festgehalten, wenn der Stapler fährt,also der Fahrmotor eingeschaltet ist,oder eine.last hebt,also der Motor für die Hubhydraulik eingeschaltet ist. Da ein Hublader immer nur kurze Strecken fährt und nur im Rahmen der Hubhöhe des Hubgerüstes Lasten heben kann,kommen dazwischen in relativ kurzen zeitlichen Abständen Betriebszustände vor, in denen kein Strom der Batterie entnommen wird, beispielsweise weil bei stehendem Fahrzeug die Last bei stillstehender Hubhydraulikpumpe abgesenkt wird, wobei aus dem Hubzylinder die Flüssigkeit über ein Drosselventil abgelassen wird. In diesem Betriebszustand wird dann die Batteriespannung gemessen und entsprechend das Anzeigegerät eingestellt. Für die Anzeige wird also nur die Leerlaufspannung der Batterie genutzt. Während der nach sten Betriebsphase, in der der Stapler fährt oder hebt, bleibt die Anzeige konstant. Der Anzeigezustand wird erst dann verändert, wenn der nächste Betriebszustand begonnen hat, in der der Batterie kein Strom entnommen wird, sofern die inzwischen eingetretene Stromentnahme den Entladungszustand der Battarie so weit verändert hat, daß die Anzeige aufgrund dessen geändert werden muß. Die Anzeige wird also unstetig verändert. Der Zeiger.bewegt Seh ruckweise. Mit Rücksicht auf die kurzen in Frage kommenden Zeitabstände und die relativ geringe Veränderung des Entladezustandes in diesen Zeitabständen macht sich das nicht störend bemerkbar.
Durch eine geeignete Vorrichtung wird festgestellt, ob der Batterie Strom entnommen wird oder nicht und nur im Falle, daß kein Strom entnommen wird, wird die Batteriespannungsmeßeinrichtung eingeschaltet. Das Feststellen, ob ein Strom fließt oder nicht,kann durch beliebige bekannte Meßeinrichtungen,zum Beispiel durch Messen des Spannungsabfalles an einem Shunt oder durch einen Feldplattengeber,erfolgen.
Diese Meßeinrichtungen erfordern keine hohe Genauigkeit, da nur festzustellen ist, ob Strom entnommen wird oder nicht. Wird ein Shunt verwendet, kann somit ein Shunt mit kleinem Spannungsabfall und damit kleinen Verlusten gewählt werden.
Die Anzeige kann mittels eines Zeigers erfolgen. Anstatt kann dessen oder zusätzlich bei Erreichen eines Grenzwertes-ein Signal ausgelöst werden, beispielsweise ein optisches oder ein akustisches Signal oder kann ein Schalter betätigt werden, der verhindert, daß weiterhin der Batterie Strom entnommen wird oder zumindest,daß der Batterie noch ein starker Strom entnommen wird.Beispielsweise bei einem Hublader kann also der Schalter bewirken, daß der Fahrmotor und der Hubmotor abgeschaltet ist oder daß Hubmotor abgeschaltet ist und der Fahrmotor nur noch auf eine Schaltstufe für sehr geringe Fahrgeschwindigkeit eingeschaltet werden kann, damit in diesem.Zustand der Hublader dann mit Kriechgeschwindigkeit noch bis zur nächsten Batteriewechselstation oder Batterieladestation gefahren werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In der Zeichnung sind drei mögliche Schaltungen dargestellt.
Figur 1 zeigt eine Schaltung, bei der mittels eines EntnahmestromfUhlers festgestellt wird, ob der Batterie Strom entnommen wird.
Figur 2 zeigt eine andere Lösung zu einem Teil der Schaltung nach Figur 1.
Figur 3 zeigt eine Schaltung, bei der zwei Baugruppen der in Figur 1 dargestellten Schaltung miteinander verbunden sind und der batteriestromabhängige Schalter an einer anderen Stelle eingeschaltet ist.
In der Schaltung gemäß Figur 1 ist 1 eine Vergleichsspannungsquelle, die eine konstante Vergleichsspannung liefert. Diese Vergleichsspannungsquell kann an eine weitere Spannungsquelle, beispielsweise eine Zusatzbatterie oder einen Generator angeschlossen sein, kann aber auch an die Batterie angeschlossen sein, deren Entladezustand zu prüfen ist und einen definierten Leerlaufbelastungswiderstand für diese darstellen. Diese konstante Vergleichsspannung einerseits und die Spannung der Batterie, deren Entladungszustand festgestellt werden soll, andererseits werden einem Vergleicher/Verstärker 2 zugeleitet. Der Schalter 3 verbindet diesen Vergleicher/Verstärker 2 mit einem Analogspeicher 6, an dessen Ausgang das Anzeigegerät 7 und parall dazu der Schalter 8 angeschlossen ist, wobei von dem Schalter 8 aus über ein Zeitverzögerungsglied 9 das Schaltrelaisschütz 10 des Stromverbrauchers geschaltet ist, sowie eine Signallampe ii und eine Signalhupe 12.
Der Schalter 3 ist geschlossen, wenn kein Entnahme strom der Batterie entnommen wird und ist geöffnet, so bald der Batterie, deren Entladungszustand festgestellt werden soll, Strom entnommen wird; Die Tatsache, ob der Batterie Strom entnommen wird oder«icht,wird durch den Stromfühler 5 festgestellt. Das Signal des Stromfühlers 5 wird über den Verstärker 4 zur Betätigung des Schalters 3 diesem zugeführt.
Reicht die Stärke des Signals des Stromfühlers 5 aus, um unmittelbar den Schalter 3 zu schalten, kann dererstärker 4 entfallen. Ebenso kann in einfacher Abwandlung dieser Schaltung selbstverständlich auch entweder das Anzeigegerät 7 entfallen - in diesem Fall wird nur über ein optisches oder akustisches Signal gewarnt oder bzw. und der Verbraucher abgeschaltet oder es kann eines oder zwei der Teile 12 oder 11 oder 9 und 10 entfallen oder es kann der Schalter 8 und alle an diesem angeschlossenen Teile 9 bis 12 entfallen - in diesem Falle wird nur das Anzeigegerät 7 verwendet.
Bei der Schaltung gemäß Figur ? ist der Schalter 3 in der gleichen Weise in das System 1, 2, 6, 7 und 8 bis 10 eingeschaltet wie in der Schaltung gemäß.Figur 1. Jedoch ist in diesem Falle für die Feststellung, ob der Batterie ein Strom entnommen wird, nicht ein Entnahmestromfühler verwendet. Diese Schaltung wird vielmehr nur dann verwendet, wenn nur zwei Verbraitcher an die Batterie angeschlossen werden können und jeder dieser zwei Verbraucher Uber ein Schaltrelaisschütz A oder ein Schaltrelaisschütz B eingeschaltet wird. Die Steuerspannung, die den Schaitrelaisschützen A und B zugeführt wird, ist an das Gatter4a gelegt. Wird mindestens einem der beiden Schaltrelaisachütze A und B eine Steuerspannung zugeführt,so wird über das Gatter 4a der Schalter 3 geöffnet. Der Schalter 3 ist nur dann geschlossen, wenn keines der Schaltrelaisschütze A und B an eine Steuerspannung geschlossen ist. In diesem Fall sind aber auch beide Schaltrelaisschütze A und B geöffnet, so daß keiner der beiden an diese Schaltrelaisschütze A und B angeschlossenen Verbraucher Strom aufnimmt.
Die Schaltung gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der Schaltung gemäß Figur 1 einerseits dadurch, daß der Schalter 3a an einer anderen Stelle der Schaltung angeordnet ist wie der Schalter 3 gemäß Figur 1 und andereseits dadurch, daß zwei Bauelemente der Schaltung gemäß Figur 1 zusammengezogen sind.
Während bei detSchaltung gemäß Figur 1 der Schalter 3 in der Ausgangsleitung des Vergleicher/Verstärker ? hinter diesem angeordnet ist, ist der Schalter 3a gemäß Figur 3 in die Eingangsleitung für die Batteriespannung gelegt, so daß Verglei c-her/Verstärkerund Analogspei cher hinter dem Schalter 3 anliegen. Das ermöglicht, diese beiden Baugruppen Vergleicher/Verstärker und Analogspeicher zu einer Baugruppe 13 zusammenzuziehen. Im übrigen. entspricht die Srhaltung gemäß Figur 3 völlig der Schaltung gemäß Figur 2. Entsprechend ist es auch bei der Schaltung gemäß Figur 3 möglich, anstelle eines Stromspannungsfühlers 5 die Steuerspannungen für Schaltrelaisschütze als Signalgeber für den Schalter 3a zu verwenden.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprtche: 1.) Einrichtung zum Messen des Entladungszustandes einer elektrischen Batterie, an die mindestens ein Verbraucher von elektrischen Strom, vorzugsweise ein Elektromotor anschließbar ist, gekennzeichnet durch ein die Batteriespannung nur in Schaltzuständen, in denen kein Verbraucher der Batterie Strom entnimmt messendes Spannunmeßanzeigegerät.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsmeßgerät einen definierten Widerstand darstellt oder mit einem solchen in Reihe oder parallel geschaltet ist.
3.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsmeßgerät den zuletzt gemessenen Spannungswert während Betriebsphasen, in denen der Batterie Strom entnommen wird, speichert.
4.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromfühler (5) vorgesehen ist, der auf eine Einschaltvorrichtung (3, 3a) fUr das Spannungsmeßgerät einwirkt.
5.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschalter (3, 3a) für das Spannungsmeßgerät mit dem Einschalter (A) für den Verbraucher bzw. den Einschaltern (A und B) für die Verbraucher gekoppelt ist.
6.) Einrichtung nach Anspruch 5, wobei die Einschalter für die Verbraucher SchaltrelaisschUtze sind, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schaltrelaisschützen A und B zugeführte Steuerstrom oder die Steuerspannung für diese auf die Einschaltüorrichtung (3 bzw. 3a) für das Spannungsmeßgerät einwirkt.
7.) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfühler (5) ein Feldplattengeber in der zu der Batterie führenden Hauptleitung ist.
8.) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfühler (5) ein Spannungsmeßgerät ist, das zu einem in der zu der Batterie führenden Hauptleitung angeordneten Shunt parallel geschaltet ist.
9.) Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung (8),die bei Erreichen eines Grenzwertes der Batterieleerlaufspannung oder des von der Einrichtung ausgelösten Signals ein Signal auslöst.
10.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung bei Erreichen eines (im Falle der Abhängigkeit von Anspruch 9: des zweiten) Grenzwertes den Stromverbraucher ganz oder zumindest teilweise abschaltet und das Wiedereinschalten verhindert.
11.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batteriespannung und eine Vergleichsspannung an einen Komparator (2) gelegt sind, dessen Ausgang zu einem Schalter (3) führt, durch den der Komparator (2) mit dem Analogspeicher (6) verbunden ist, dessen Ausgang zu einem Anzeigegerät (7) und /oder einer Schaltvorrichtung (8) zum Abschalten des Verbrauchers oder der Verbraucher oder mindestens des hauptsächlichen Verbrauchers führt, wobei der Schalter (3) abhängig von dem der Batterie entnommenen Strom geschaltet ist.
12.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsspannungund Uber einen S halter (3a) die Batteriespannung einem kombinierten Vergleicher/ Verstärker und Analogspeicher (13) zugeführt werden, wobei an dessen Ausgang ein Anzeigegerät (7) oder eine Schaltvorrichtung (8) zum Abschalten des Verbrauchers oder der Verbraucher oder zumindest des hauptsächlichen Verbrauchers gelegt ist, wobei der Schalter (3a) abhängig von einem der Batterie entnommenen Strom geschaltet ist.
13.) Einrichtung nach Anspruch I,gekennzeichnet durch ein Zeitschaltglied, durch das das Spannungsmeßanzeigegerät nur eine kurze Zeit nach Abschalten des Verbrauchers mit der Batterie verbunden ist.
14.) Verfahren zum Feststellen des Entladungszustandes einer Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß die Batteriespannung in Zeitabschnitten, in denen kein Verbraucher an die Batterie angeschlossen ist, vorzugsweise während einer kurzen Zeit unmittelbar nach Abschalten des Verbrauchers. gemessen wird.