DE2801027A1

DE2801027A1 - Einrichtung zur ueberpruefung von akkumulatoren

Info

Publication number: DE2801027A1
Application number: DE19782801027
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Haerer; Josef Dipl Ing Juhasz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-01-11
Filing date: 1978-01-11
Publication date: 1979-07-19
Also published as: DE2801027C3; GB1602940A; DE2801027B2; IT7919066A0; IT1110706B; US4275351A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon eine derartige Einrichtung bekannt, bei der ein an die Klemmen des Akkumulators anschließbarer Spannungsmesser mit einer Steuereinrichtung in Wirkverbindung steht, welche bei einem typischen Laststrom für den Akkumulator den Spannungsmesser zur Anzeige eines Meßwertes freigibt, bzw. den Ablesezeitpunkt für die Batterierestkapasitat markiert. Diese Anordnung arbeitet zwar zufriedenstellend, ein Meßvorgang ist jedoch immer nur bei einem typischen Laststrom möglich, der nicht jederzeit vorliegt, so daß auch nicht jederzeit eine Messung vorgenommen werden kann. Außerdem ist in gewisser V/eise nachteilig, daß die Belastung mit dem typischen Laststrom nicht hinoichtiich ihrer Zeitdauer definiert ist.

Vorteile der Erfindung

Die e^findungsgemäße Anordnung piit den kennzeichnenden Tvrkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber aen Vorteil, daß der Meßvorgang jederzeit ausgeführt werden kann, wobei der Akkumulator sowohl für eine definierte Zeit als auch mit einem definierten Strom belastet wird. Dies trägt zu einer wesentlichen Vereinfachung des Meßvorganges und zu einer Verbesserung der Meßgenauigkeit bei.

Durch die in den Unteransprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung

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darg3stellt und in der nachfolgenden Besenreibung näher erläutert· Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Ermittlung der Batterierestkapazität, Figur 2 ein analoges Speicher-Meßwerk, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Ermittlung der Batterierestkapazität, Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Ermittlung der Batterierestkapazität ₃ bei der an das analoge Speicher-Meßwerk von einem zweiten Meßwerk freigegeben bzw. arretiert wird und Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Batterierestkapazitätsmessung, bei der. der Meßvorgang periodisch wiederholt wird.

Beschreibung der Erfindung

In Figur 1 ist ein Akkumulator 10 mit seinen Anschlußklemmen 11 und 12 dargestellt. Mit der Anschlußklemme 11 ist ein erster Anschlußkontakt eines Startschalters 21 verbunden, dessen zweiter Anschlußkontakt mit tiner Arbeit^wicklung j 3 eines Hilf s.schalters 14 verbunden ist. In Reihe zu der Arbeitswicklung 13 des Hilfsschalters Ik ist ein Öffner· 15 geschaltet, der als Bimetall-Schalter ausgebildet ist. Zwischen die Anschlußklemmen 11 und 12 des Akkumulators 10 ist außerdem ein von der Arbeitswicklung 13 des Hilfsschalters Ik betätigbarer Schließer 16 sowie ein Belastungswiderstand 17 geschaltet. An den Verbindungspunkt des Schließers 16 und des Belastungswiderstandes 17 ist die Anode einer Diode 22 angeschlossen, deren Kathode an den Verbindungspunkt des Startschalters 21 und der Arbeitswicklung 13 des Hilfsschalters 14 angeschlossen ist.

Der Belastungswiderstand 17 ist mit Klemmen 18 und 19 verbunden, an die eine Meßeinrichtung 20 angeschlossen ist. Die Meßeinrichtung 20, die in Figur 2 in ihrem Aufbau noch näher erläutert wird, weist einen Elektromagnet 23 auf, der

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eine Bremse 24 betätigt, welche das in Figur 1 nich- dargestellte Meßwerk eines Meßgerätes 25 arretiert bzw. freigibt.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende. Bei Betätigung des Startschalters 21 wird ein Meßvorgang ausgelöst. Ist der Startschalter 21 geschlossen, dann fließt von dem Akkumulator 10 über die Klemme 11, den Startschalter 21, die Arbeitswicklung 13 des Hilfsschalters 14 und über den Öffner 15 sowie die Klemme 12 ein Strom. Der Strom über die Arbeitswicklung 13 des Hilfsschalters 14 hat zur Folge, daß der Schließer 16 geschlossen wird und über die Diode 22 eine Selbsthaltung des Hilfsschalters 14 erfolgt, so daß auch nach Loslassen des als Taster ausgebildeten Startschalters 21 der Schließer 16 geschlossen bleibt. Über den Schließer und den Belastungswiderstand 17 fließt nur. ein definierter Strom. Der Belastungswidersvand 17 wird erhitzt und nach einer bestimmten Zeit öffnet der als Bimetall-Schalter ausgebildete Öffner 15 und unterbricht den Stromfluß über die Arbeitswicklung 13 des Hilfsschalters 14, dadurch wird auch der Schließer 3 6 wieder geöffnet und der Strom über dem Belastungswiderstand unterbrochen.

Während der Strom über den Belastungswiderstand 17 fließt, wird auch der Elektromagnet 23, welcher an die Klemmen 18 und 19 angeschlossen ist, von einem Strom durchflossen. Wenn der Elektromagnet mit Strom versorgt wird, wird die Arretierungseinrichtung 24 für das Meßgerät 25 gelöst, so daß das Meßgerät 25 die Klemmenspannung an den Klemmen 11 und 12 des Akkumulators 10 anzeigt. In dem Augenblick, in dem der Stromfluß mit Hilfe des Schließers 16 über den Belastungswiderstand 17 unterbrochen wird, wird auch der Stromfluß durch den Elektromagneten 23 unterbrochen und die Arretierungseinrichtung 24 blockiert das Meßwerk 25, sodaß der zuletzt angezeigte Meßwert gespeichert wird. Dieser Meßwert bildet ein genaues Maß für den Ladezustand bzw. die Batterierestkapazität des Akkumulators 10.

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In Figur 2 ist das Meßgerät 20.genauer beschrieben. Das Meßgerät 20 weist ein Drehspulmeßwerk 26 auf. Die zu messende elektrische Größe liegt an den Klemmen 18 und 19 an, die mit dem Drehspulmeßwerk 26 des Meßgerätes 25 verbunden sind. Das Drehspulmeßwerk 26 hat eine Meßwerkachse 27, auf der ein Zeiger 28 angebracht ist, welcher über einer Skala 29 beweglich angeordnet ist. Auf der Meßwerkachse 27 ist eine Bremsscheibe 30 angeordnet, der die Arretierungseinrichtung 24 zugeordnet ist. Die Arretierungseinrichtung 24 ist wiederum dem Elektromagnet 23 zugeordnet, dessen Spule 31 ebenfalls an die Klemmen 18 und 19 angeschlossen ist. Die Arretierungseinrichtung 24 ist als beweglicher Anker des Elektromagneten 23 ausgebildet und gegen die Kraft einer Zugfeder 32 bewegbar. In stromlosem Zustand der Spule des Elektromagneten 23 drückt die Arretierungseinrichtung 24 über einen Bremsklotz 33 auf die Bremsscheibe 30 und verhindert damit eine Verdrehung der Meßwerkachse 27·

Liegt an den Klemmen 18 und 19 des Meßwerkes eine Spannung an, da.in wird die Spule 31 des Elektromagneten 23 '/on einem Strom durchflossen und die Arrotierungh-einrichtung 2'* mit dem Bremsklotz 33 gibt die Bremsscheibe 33- frei, sodaß die Klemmenspannung des Akkumulators 10 gemessen werden kann. Sobald der Belastungsstrom über dem Belastungswiderstand unterbrochen wird, wird auch die Spule 31 des Elektromagnet s 23 stromlos, die Arretierungseinrichtung 24 gelangt in Eingriff mit der Bremsscheibe 30 und verhindert eine Verdrehung der Meßwerkachse 27* so daß der zuletzt bei noch stromdurchflossenen Belastungswiderstand angezeigte Meßwert mit Hilfe des Meßgerätes 25 gespeichert wird und auch nach Fortfall des Meßsignales an den Klemmen 18 und 19 abgelesen werden kann»

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt. Die in Figur 3 dargestellte Einrichtung ist

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im Prinzip gleich wie die Anordnung nach Figur 1 aufgebaut und auch die Wirkungsweise ist die gleiche. Lediglich das Meßgerät 25 ist über einen Vorwiderstand 3^ und eine Zehnerdiode 35 direkt an die Klemme 11 des Akkumulators angeschlossen, während der Elektromagnet 23 weiterhin mit dem Verbindungspunkt des Schließers 16 und des Belastungswiderstandes 17 verbunden ist. Mit dieser Schaltungsvariante können Alterungseinflüsse , die durch den Schließer 16 beispielsweise durch eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes entstehen können, ausgeschaltet werden. Der Elektromagnet 23 wird weiterhin stromlos, wenn der Schließer 16 geöffnet ist und wird mit Strom versorgt, wenn auch über dem Belastungswiderstand ein Belastungastrom fließt. Dagegen wird im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 die Klemmenspannung des Akkumulators 10 direkt eingegriffen und nicht mehr über den Schließer 16 des Hilfsachalters lh.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist eine Anzeigeeinrichtung 36, die im einfachsten Fall eine Leuchtdiode sein kann, a-^rn Elektromagnet 23 parallel geschaltet und kennzeichnet a-?r> Ablauf eines Meßvorganges bzw. eine MeIopause. Anstelle der in Figur 3 bei 36 eingezeichneten elektrischen Anzeigeeinrichtung kann auch eine mechanische Anzeigeeinrichtung verwendet werden, in dem der als Arretierungseinrichtung 24 dienende Anker des Elektromagneten 23 so angeordnet wird, daß er von außerhalb des Meßgerätegehäuses erkennbar ist, wobei die jeweilige Lage des Ankers dann den Ablauf eines Meßvorganges bzw. eine Meßpause anzeigt.

In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Ermittlung der Batterierestkapazität dargestellt, das im grundsätzlichen Aufbau dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entspricht. Zu dem Belastungswiderstand 17 ist ein Meßwiderstand 37 in Reihe geschaltet. Wenn über den Belastungswiderstand ein Strom fließt, dann fällt an dem Meßwiderstand

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37 aine Spannung ab, die ein Hilfsmeßwerk innerhalb eines Meßgerätes 38 freigibt, so daß ein Hauptmeßwerk des Meßgerätes 38 die Klemmenspannung des Akkumulators 10 anzeigen kann. Die grundsätzliche Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Figur U entspricht der Wirkungsweise des Ausfiihrungsbeispieles nach Figur 1 bzw. nach Figur 3. Als Meßgerät 38 kann beispielsweise eine Anordnung gemäß DE-OS 25 ^5 086 Verwendung finden.

Für bestimmte Anwendungsfälle kann es erwünscht sein, daß die Batterierestkapazitätsmessung in bestimmten Zeitabschnitten automatisch ausgelöst wird. Eine einfache Möglichkeit ist dadurch gegeben, daß der Startschalter 21 bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 1, 3 und 4 von hinein Zeitgeber betätigt wird, der beispielsweise jewF.ls nach Ablauf von 15 Minuten den Startscnalter 21 kurz: betätigt. Dann läuft ein Meßvorgang ab und das jeweilige Meßergebnis wird für die restliche Zeit einer Meßperiode angezeigt. Eine automatische Auslösung der Batterierestkapazitätsmessung kann aber auch mit eir.em Ausführungebeispiel nach Figur 5 erfolgen. Der Aufba¹) der Meßeinrichtung entspricht der Meßeinrichtung des Ausführungsbeispieles nach Figur 3· Zwischen die Klemmen 11 und 12 des Akkumulators 10 ist die Arbeitswicklung 13 des Hilfsschalters 14 und in Reihe dazu der Öffner 15 geschaltet. Ebenfalls zwischen die Klemmen 11 und 12 des Akkumulators 10 ist der Schließer l6 und in Reihe dazu der Belastungswiderstand 17 geschaltet. Zunächst fließt über die Arbeitswicklung 13 des Hilfsschalters 1*1 und über den Öffner 15 ein Strom, der den Schließer 16 :,um Schließen bringt, so daß über den Meßwiderstand 17 ein Belastungstrom fließt. Der Belastungswiderstand 17 erwärmt nun den als Öffner ausgebildeten Bimetall-Schalter, sodaß dieser nach einer bestimmten Zeit öffnet. Der zuletzt angezeigte Meßwert wird mit Hilfe der Meßeinrichtung 20 dabei gespeichert. Der geöffnete Bimetall-Schalter 15 geht nun langsam in

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seine Ruhelage, also in seine geschlossene Stellung zurück, wobei dieses Zurückgehen in seine Ruhelage die Meßpausen zwischen den einzelnen Meßvorgängen bestimmt. Wenn der Öffner 15 wieder in seiner Ruhelage ist, d.h. gechlossen ist, wiederholt sich das beschriebene Spiel von Neuem.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dadurch erfolgen, daß parallel zu dem Meßgerät bzw. parallel zu den Klemmen 11 und 12 eine Warneinrichtung geschaltet ist, die ein Warnsignal abgibt, wenn die Restkapazität des Akkumulators 10 einen bestimmten unteren Grenzwert unterschreitet.

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Claims

9.1.1978 Ka/Kö z^-j (0 27

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

1. Einrichtung zur Überprüfung von Akkumulatoren, insbesondere zur Ermittlung der Batterierestkapazität von Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge, mit einem an die Klemmen des Akkumulators anschließbaren Heßgerät, dem eine Arretierungseinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Belastungswiderstancl (17) vorgesehen isr, der ^-on einem Zeitschalter (15) für eine bestimmte Zeitdauer an die Klemmen (11, 12) des Akkumulators'(10) anschließbar ist, wobei in dieser Zeit üoer den Belast-ungsv/ider-stand «17) ein definierter Entladest^om fließt, und daß die /.t-retieruri^.seinrichtung (2^1) bei Ablauf der durch den Zeitschalter (15) bestimmten Zeitdauer auslösbar ist und ein Meßwerk (26) des Meßgerätes (25 bzw.38) arretiert, wobei der zuletzt anliegende Meßwert festgehalten und angezeigt wird und ein Maß für die noch vorhandene Batterierestkapazität bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitschalter (15) ein dem Belastungswiderstand (17) zugeordneter Bimetall-Schalter (15) vorgesehen ist, der· bei Erwärmung des Belastungswiderstandes (17) anspricht.

ORIGINAL INSPECTED

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetall-Schalter (15) zur periodischen Auslösung des Meßvorganges in seiner einen Schaltstellung einen Stromfluß über den Belastungsv/iderstand (17) auslöst und in seiner zweiten Schaltstellung den Stromfluß über den Belastungswiderstand (17) unterbricht.

H. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Meßvorgang auslösender Startschalter (21) vorgesehen ist, der das Schließen eines Hilfsschalters (13₅ 14, 16) auslöst, daß ber geschlossenen Hilfssehalter (13₃ 14, 16) der Belastung3Viidei'.°tand (Y<) an die Klemmen Oi, 12) des Akkumulators;(10) angelegt ist und daß der Zeitschalter (15) nach Ablauf der bestimmten Zeitdauer das Öffnen des Hilfsschalters (13a l4_; 36) auslöst.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Startschalter (21) als Taster ausgebildet ist, zu dem in Reihe die Arbeitswicklung (13) eines als Hilfssehalter (14) dienenden Relais und ein Öffner des Zeitschalters (15) geschaltet sind, daß ein Schließer (16) des Hilfsschalters (l4) in Reihe zu dem Belastungswiderstand (17) geschaltet ist, und daß eine zwischen den Belasti.ngswiderstand (17) und die ArbeitswickLung (13) des Hilfsschalters (14) geschaltete Diode (22) zur Selbsthaltung des Hilfsschalters (!·'!) bei geöffnetem Taster (21) vorgesehen ist.

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6. Einrichtung nach einem aer Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungseinrichtung (24) eine elektromagnetisch betätigbare Bremse für das Meßwerk des Meßgerätes (25) aufv;eist.

7- Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungseinrichtung einen Elektromagent (23) aufweist, dem ein gegen die Kraft einer Feder (32) bewegbarer Anker zugeordnet ist, welcher im stromlosen Zustand einer Arbeitswicklung (31) des Elektromagneten (23) gegen eine auf einer Achse (27) des Meßwerkes (26) angeordnete Bremsscheibe (30) drückt und dadurch das Meßwerk (26) arretiert.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitov'icklung (31) ö-s Elektromagneten (.23) und das Meßv:erk (X^) des Meßgerätes (25) über den Schließer (16) das Hilfsschalters (14) mit dem Akkumulator (10) verbindbar sind.

9· Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklung (31) des Elektromagneten (23) über den Schließer (16) des Hilfsschalters (14) an den Akkumulator (10) anschließbar ist und daß das Meßwerk (26), insbesondere über einen Vorwiderstand (34) und eine Zenerdiode (35) fest an den Akkumulator (10) angeschlossen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem Belastungswiderstand (17)

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ein Meßwiderstand (37) geschaltet ist, an den ein Hilfs-Meßsignal abnehmbar ist, das an ein Hilfsmeßwerk angelegt ist, welches bei Anliegen des Hilfs-I-ießsignales das Meßwerk freigibt und nach Fortfall des Hilfsneßsignales das Meßwerk arretiert.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1O₅ dadurch gekennzeichnet j daß der Arretierungseinrichtung (2¹I) eine Anzeigeeinrichtung (36) zur Kennzeichnung eines gerade ablaufenden Meßvorganges bzw. einer Meßpause parallelgeschaltet ist.

12- Einrichtung, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Ankers (2*1) von außerhalb des Meßgerätes sichtbar ist und zur Kennzeichnung eines gerade ablaufenden Meßvorganges li7W. einer Meßpause dient.

13· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Startschalter (21) mit Hilfe eines Zeitgebers periodisch betätigbar ist.

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