DE3028560A1

DE3028560A1 - Verfahren zur bestimmung der stromaufnahme eines mit einer energiequelle verbundenen verbrauchers

Info

Publication number: DE3028560A1
Application number: DE19803028560
Authority: DE
Inventors: Hubert Ing.(grad.) 7505 Ettlingen Hoetzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1980-07-28
Publication date: 1982-02-11
Also published as: IT8123116A0; FR2495329A1; FR2495329B3; IT1138866B

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 80 P 3533 DE

Verfahren zur Bestimmung der Stromaufnahme eines mit einer Energiequelle verbundenen Verbrauchers

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Stromaufnahme eines über Schaltmittel mit einer elektrischen Energiequelle veränderlichen Innenwiderstanda unzugänglich verbundenen Verbrauchers.

Für die wohl gebräuchlichste Messung der Stromaufnahme eines an einer elektrischen Energiequelle angeschlossenen Verbrauchers muß zur Serienschaltung eines Strommessers der Stromkreis aufgetrennt werden. Der gleiche Umstand gilt auch für die Strommessung über den Spannungsabfall an einem Shunt-Widerstand. Eine Methode, bei welcher der Stromkreis nicht aufgetrennt werden muß, benutzt eine sogenannte Stromzange, das ist ein mit seinem Eisenkreis aufklappbarer Transformator. Der Eisenkreis wird um einen den Verbraucherstrom führenden, die Primärwicklung bildenden Leiter geschlossen; die in einer Sekundärwicklung in dem Eisenkreis induzierte Spannung ist dann ein Maß für den fließenden Verbraucherstrom. Der veränderliche Luftspalt einer derartigen Stromzange bildet oft eine Meßfehlerquelle. In manchen Fällen ist auch der Verbraucher mit der Stromquelle so unzugänglich verschaltet, daß kein freies Leiterstück zum Anlegen einer Stromzange zur Verfügung steht.

Handelt es sich z. B. beim Verbraucher um ein elektrisch aus einer Fahrzeugbatterie betriebenes Bordaggregat und dient die Stromaufnahmemessung nur zeitweilig der Prüfung der Betriebstüchtigkeit des Aggregats, so wäre die Auftrennung des Stromkreises umständlich und zeitraubend.

Li 4 Bz / 24.07.1980

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In derartigen Fällen sind die Batterieklemmen für eine Spannungsmessung meist immer zugänglich.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Stromaufnähme über die Messung der Klemmenspannung der Batterie zu bestimmen. Dies ist grundsätzlich möglich, wenn der Innenwiderstand der Batterie bekannt ist. Der Innenwiderstand einer Batterie kann aus der Leerlaufspannung und der Klemmenspannung unter einer bekannten Belastung berechnet werden. Dabei wird von der Vorstellung ausgegangen, daß am Innenwiderstand der Batterie die Differenz zwischen der Leerlaufspannung und der Klemmenspannung unter Belastung abfällt. Eine Methode zur Bestimmung des Innenwiderstandes galvanischer Elemente ist im "Archiv für Technisches Messen" ATM V 3514-6 vom November 1956 auf Seite 252 beschrieben.

Nun ist jedoch der Innenwiderstand einer Batterie keine konstante Größe. Er ist vielmehr abhängig vom Ladezustand der Batterie, von ihrem Alter und in geringerem Maße auch von der jeweils vorliegenden Stromdichte.

Diesen Bedingungen trägt das Verfahren gemäß der Erfindung durch die Folge der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 niedergelegten Verfahrensschritte Rechnung.

Mit diesem Verfahren wird die Strommessung auf drei Spannungsmessungen zurückgeführt, nämlich der Leerlaufspannung, der Klemmenspannung unter Belastung durch einen bekannten Widerstand und der Klemmenspannung unter BeIastung durch den zu prüfenden Verbraucher.

Wegen der Abhängigkeit des Innenwiderstands auch von der Stromdichte ist es zweckmäßig, den für die Vormessung zur Ermittlung des Innenwiderstandes anzuschließenden bekannten Widerstand so zu wählen, daß sein Wert in der Größenordnung des Verbraucherwiderstandes liegt, die im allgemeinen bekannt ist.
Vorausgesetzt der Verbraucher, dessen Stromaufnähme ge-

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messen werden soll, ist ein elektrisches Aggregat auf einem Fahrzeug, wird mit Vorteil ein anderer Verbraucher an Bord des Fahrzeuges als bekannter Widerstand bei der Ermittlung des Innenwiderstandes der Batterie herangezogen.

Die Zwischenrechnungen können bei Verbrauchertests von Lampen des Fahrzeuges, von Magnetventilen, elektromechanischen Steuerelementen, Relais jeglicher Art und anderen elektrischen Verbrauchern beim Vorhandensein eines Bordcomputers von diesem durchgeführt werden.

Weiter ist es denkbar, in Fällen, in denen elektronische Schaltelemente für das Anschalten von Verbrauchern eingesetzt werden, einen ständigen automatischen Test durchzuführen. Dies wird von immer größerer Bedeutung werden, wenn mehr und mehr mechanische Steuervorgänge, z. B. bei Fahrzeugbremsen und Vergasern usw., durch elektromechanische oder elektronische Steuervorgänge abgelöst werden.

In einer schematischen Figur ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, mit deren Hilfe das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt werden kann.

In der Figur ist eine Batterie 1 über einen Schalter 2 mit einem Verbraucher 3 verbindbar. An die Batterieklemmen ist ein bekannter Widerstand 4 anschließbar. Ebenfalls an den Batterieklemmen liegt ein Voltmeter 5. Zur Durchführung des Verfahrens wird der Schalter 2 geöffnet, der Widerstand 4 ist noch nicht an die Batterieklemmen angeschlossen. Das Voltmeter 5 zeigt dann die Leerlaufspannung Uq der Batterie 1 an. Dann wird der Widerstand 4 an die Batterieklemmen gelegt. Die jetzt am Voltmeter 5 ablesbare Klemmenspannung IL ist niedriger als die zuerst gemessene Leerlaufspannung. Sie ist vermindert um den Spannungsabfall am Innenwiderstand R. der Batterie. Bei

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bekanntem Wert R, des Widerstandes 4 ergibt sich der Innenwiderstand R. nach der Beziehung -■ft-·)

Nach der zweiten Spannungsmessung wird der Widerstand 4 abgeklemmt und der Schalter 2 geschlossen. Die Batterie 1 ist nun durch den Verbraucher 3 belastet. An den Klemmen stellt sich eine Klemmenspannung Up ein, die jetzt vom Voltmeter 5 gemessen wird. Aus dieser Spannung Up und dem vorhin ermittelten Innenwiderstand R. ergibt sich der Verbraucherstrom I zu

3 Patentansprüche
1 Figur

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- 7 - VPA 80 P 3533 DE Zusammenfassung

Verfahren zur Bestimmung der Stromaufnahme eines unzugänglich mit einer Batterie verschalteten Verbrauchers mit Hilfe einer Leerlaufspannungsmessung und einer Klemmenspannungsmessung unter Belastung der Batterie mit einem bekannten Widerstand zur Ermittlung ihres Innenwiderstandes sowie einer Klemmenspannungsmessung unter Belastung der Batterie durch den Verbraucher zur Bestimmung des Verbraucherstromes bei dem ermittelten Innenwiderstand der Batterie. Der bekannte Widerstand soll in der Größenordnung des Verbraucherwiderstandes liegen.

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Leerseiie

Claims

- -5" - VPA 80 P 3533 DE Patentansprüche

1./ Verfahren zur Bestimmung der Stromaufnahme eines über Schaltmittel mit einer elektrischen Energiequelle veränderlichen Innenwiderstands unzugänglich verbundenen Verbrauchers, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Hessen der Leerlaufspannung U_Q der Energiequelle (1), b) Anschließen eines Widerstandes (4) mit bekanntem Viert R, an die Energiequelle (1),

c) Messen der Klemmenspannung IL· der mit dem Widerstand (4) belasteten Energiequelle (1),

d) Errechnen des Innenwiderstandes R. der Energiequelle (1) nach der Beziehung

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e) Abklemmen des Widerstandes (4) und Einschalten des Verbrauchers (3),

f) Messen der Klemmenspannung U₂ der mit dem Verbraucher (3) belasteten Energiequelle (1),

g) Errechnen der Stromaufnahme I des Verbrauchers (3) nach der Beziehung

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e -

kennzeichnet, daß der Wert R, des bekannten Widerstandes (4) in der Größenordnung des Widerstandswertes des Verbrauchers (3) liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, vorausgesetzt der Verbraucher, dessen Stromaufnahme gemessen werden soll,

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- β - VPA 80 P 3533 DE

ist ein elektrisches Aggregat auf einem Fahrzeug, ein •anderer Verbraucher an Bord des Fahrzeuges als bekannter Widerstand dient.

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