DE3141315C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen der Qualität der Zellenverbindungen einer mehrzelligen Batterie - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen der Qualität der Zellenverbindungen einer mehrzelligen BatterieInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen der Qualität der Zellenverbindungen einer mehrzelligen Batterie, bei dem die Aufgabe gestellt ist, ein kostengünstiges Prüfverfahren zu entwickeln, das für die Serienfertigung und Serienprüfung von Batterien eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird mittels eines Meßkopfes mit gesonderten Meßkontakten für jeden Zellenverbinder der Batterie gelöst, der auf die deckellose Batterie abgesenkt wird und alle Zellenverbinder gleichzeitig kontaktiert, woraufhin die einzelnen Zellenverbinder in einem automatischen Meßablauf nacheinander durchgeprüft werden und fehlerhafte Prüfergebnisse mit einer Zuordnung des fehlerhaften Zellenverbinders in einem Fehlerspeicher memoriert und die fehlerhafte Batterie von einem Meßplatz in einem Standspeicher eingeschoben wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Prüfen der Qualität der Zellenverbindungen
von mehrzelligen Batterien mittels einer Spannungsabfallmessung zwischen zwei auf gegenüberliegenden
Seiten der Zellenverbindung an den Zellenverbinder anliegenden Meßkontakten.
Bei mehrzelligen Batterien ist es erforderlich, die Satzpole der einzelnen Zellen über sogenannte Zellenverbindungen
miteinander elektrisch zu verbinden. Die Zellenverbindung wird bevorzugt als kurze Verbindung
durch die Zellentrennwand ausgeführt, beispielsweise durch ein Angußverfahren oder mittels Widerstandsschweißung.
Die Fertigung der Batterien einschließlich
ίο das Herstellen der Zellenverbindungen erfolgt heute im
wesentlichen automatisch.
Bei der Herstellung der Zellenverbindungen kommt es auf eine homogene poren- und lunkerfreie Verbindung
an, da anderenfalls die mechanische Festigkeit der Zellenverbindungen sowie deren elektrische Leitfähigkeit
negativ beeinflußt sind.
Es ist deshalb erforderlich, bei der Serienfertigung von Batterien die einwandfreie Qualität der Zellenverbindungen,
d. h. deren homogene poren- und lunkerfreie Ausführung zu prüfen, um das Ausliefern fehlerhafter
Batterien zu verhindern. Die hierfür bekanntgewordenen Prüfverfahren bestimmen die Qualität der Zellenverbindungen
anhand einer Spannungsabfallmessung zwischen zwei auf gegenüberliegenden Seiten der zu
prüfenden Zellenverbindung an dem Zellenverbinder anliegenden Meßkontakten. Jeder Verbinder muß einzeln
kontaktiert und durchgeprüft werden, wobei die Meßkonta.ltte in Art einer Handzange von Verbinder zu
Verbinder umgesetzt werden. Abgesehen davon, daß ein derartiges Prüfverfahren äußerst zeit- und kostenintensiv
ist und bei einer Serienfertigung der Batterien allenfalls nur stichprobenartig angewandt werden kann,
hat die Praxis gezeigt, daß die Prüfergebnisse sehr stark von der Sorgfalt der Bedienungsperson abhängig und in
keinem Fall reproduzierbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Prüfverfahren sowie eine Vorrichtung dafür mit reproduzierbaren
Meßergebnissen für die Serienprüfung von Batterien zu entwickeln.
Die Erfindung ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß auf die von der Serienfertigung über ein Förderband
in einen Meßplatz einlaufenden deckellosen Batterien ein Meßkopf mit gesonderten Meßkontakten für
jeden Zellenverbinder der Batterie abgesenkt wird, woraufhin alle Meßkontakte die zugeordneten Zellenverbinder
kontaktieren. Sodann werden mittels einer hochwertigen Meßvorrichtung und einer Meßstellenumschaltvorrichtung
die einzelnen Zellenverbinder nacheinander in einem automatischen Meßablauf durchgeprüft. Jedes Prüfergebnis wird vorzugsweise
elektronisch in einem Komperator mit einem vorgegebenen Sollwertbereich verglichen und fehlerhafte Prüfergebnisse
werden mit einer Zuordnung des fehlerhaften Zellenverbinders in einem Fehlerspeicher memoriert
und/oder von einem Drucker ausgedruckt. Gleichzeitig werden die fehlerhaften Batterien vom Meßplatz
in einen Standspeicher eingeschoben, wohingegen fehlerfreie Batterien von dem Meßplatz wieder auf das
Förderband auslaufen.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren schafft erstmals die Möglichkeit, eine komplette Batterie mit einem
Prüfautomaten zeit- und kostengünstig durchzuprüfen, so daß die Serienprüfung von in Serie gefertigten Batterien
möglich ist. Dies ergibt sich vornehmlich durch die kombinierte Verwendung des Meßkopfes bzw. der
Meßkopfplatte, die die gesamte Batterie übergreift und alle zu prüfenden Zellenverbinder kontaktiert mit einer
Meßstellenumschaltung, die vorzugsweise elektronisch
erfolgt, und mit der speziellen Einrichtung eines Standspeichers
für die fehlerhaft ausgeschiedenen Batterien mit einem Fehlerspeicher bzw. Drucker, der die fehlerhaften
Prüfergebnisse mit der Zuordnung des fehlerhaften Zellenverbinders festhält
Durch die Einrichtung des Standspeichers, der beispielsweise
5, 10 oder auch mehr fehlerhafte Batterien aufnehmen kann, mit dem zugeordneten Fehlerspeicher
bzw. Drucker wird erreicht, daß ein Prüfautomat gemäß der Erfindung selbsttätig arbeiten kann, ohne daß es die to
ständige Anwesenheit einer Bedienungsperson erfordert Der Prüfautomat sortiert die fehlerhaften Batterien
aus und erst bei einer vollständigen Belegung des Standspeichers w^rd durch ein entsprechendes optisches
und/oder akustisches Signal die Bedienungsperson herbeigerufen, die dann zu jeder aussortierten fehlerhaften
Batterie aus dem Fehlerspeicher oder aus dem Drucker entnehmen kann, welche der betreffenden Zellenverbindungen
der aussortierten Batterie die vorgeschriebene Qualität der Zellenverbindung nicht erreicht hat Dadurch
ist es auch möglich, die aussortierten fehlerhaften Batterien einer möglichen Reparatur zuzuführen.
Der Einsatz eines solchen Prüfautomaten erfordert reproduzierbare Meßergebnisse. Das wird zunächst generell
durch den Einsatz hochwertiger Meßvorrichtungen gewährleistet. Die Kostengünstigkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens liegt u. a. darin, daß durch die Meßstellenumschaltung und den automatischen
Meßablauf der nacheinander erfolgenden Durchprüfung der einzelnen Zellenverbinder nur eine hochwertige
Meßvorrichtung installiert werden muß. Diese kann elektronisch gesteuert sein, wobei eine besonders
zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, daß für die Meßstellenumschaltung zunächst der Prüfstrom
elektronisch ausgetastet wird, woraufhin eine Relaisumschaltung
bei Nullstrom erfolgt und sodann der Prüfstrom erneut elektronisch und damit berührungslos
eingeschaltet wird. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung können die gewünschten hohen Prüfströme von
beispielsweise 100 Ampere problemlos angewandt werden, wobei trotz großer Schalthäufigkeit die Lebensdauer
der Meßvorrichtung und der Meßstellenumschaltvorrichtung nicht beeinträchtigt ist.
Andererseits kann das Durchprüfen der einzelnen Zellenverbinder auch bei einem Prüfstrom erfolgen, der
konstant durch die in Serie geschalteten Zellenverbinder fließt, so daß eine Prüfstromumschaltung auf die
einzelnen Zellenverbinder vermieden wird.
Die für den Einsatz des erfindungsgemäßen Prüfautomaten erforderlichen reproduzierbaren Meßergebnisse
werden insbesondere bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erreicht, bei der für die Spannungsabfallmessung
getrennte Strom- und Spannungskontakte verwendet werden und der Prüfstrom elektronisch
auf einen konstanten Wert geregelt ist. Normalerweise beeinflußt der Kontaktdruck beim Aufsetzen der
Kontaktstifte auf den Zellenverbinder den Kontaktübergangswiderstand und damit das Meßergebr.is. Bei
der genannten Ausführungsform der Erfindung mit getrennten Strom- und Spannungskontakten und Konstantstromregelung
werden diese Nachteile vermieden. Sollte zwischen dem zu prüfenden Zellenverbinder und
den zugeordneten Stromkontaktstiften ein veränderter Kontaktübergangswiderstand auftreten, dann wird dieser
elektronisch kompensiert, so daß der durch den ZeI-lenverbinder hindurchgeleitete Priifstrom konstant beispielsweise
bei 100 Ampere liegt. Bezüglich der Spannungsabfallmessung über die separaten Spannungskontaktstifte
gilt, daß der Innenwiderstand des Meßinstrumentes sehr hochohmig gewählt wird, so daß in der
Meßleitung kein deutlich meßbarer Strom fließt. Das wiederum bedeutet daß in die Meßleitung und damit
aucl. am Kontaktübergang zwischen den Spannungskontaktstiften
und dem Zellenverbinder durchaus ein Widerstand geschaltet sein kann, ohne daß damit Fehler
bei der Spannungsabfallmessung erzeugt werden.
Unabhängig von den Kontaktübergangswiderständen muß natürlich gewährleistet sein, daß alle Kontaktstifte
des Meßkopfes die zugeordneten Zellenverbinder elektrisch kontaktieren. Zu diesem Zweck sieht eine
vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prüfautomaten vor, daß der Meßkopf für jeden Zellenverbinder
gesondert je zwei innenliegende Spannungskontaktstifte und je zwei außenliegende Stromkontaktstifte
besitzt, die alle in dem Meßkopf in Aufsetzrichtung federnd gelagert sind und die mit scharfen Spitzen
oder Schneiden versehen sind. Ein solcherart ausgestalteter Meßkopf kann mit seinen Kontaktstiften problemlos
alle Zellenverbinder einer Batterie zugleich kontaktieren, wobei Fertigungstoleranzen bei der Herstellung
und Montage der Batterie ausgeglichen werden. Der Toleranzausgleich erfolgt zum einen durch die abgefederte
Einzellagerung der Kontaktstifte und zum anderen durch deren scharfe Spitzen oder Schneiden, die sich
in das relativ weiche Metall der Zellenverbinder einzugraben vermögen.
Im Ergebnis wird durch die beschriebenen Merkmale der Erfindung ein kostengünstiges Prüfverfahren sowie
ein Prüfautomat zur Durchführung des Verfahrens geschaffen, das reproduzierbare Meßergebnisse liefert
und insbesondere auch bei der Serienprüfung von Batterien eingesetzt werden kann.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es
zeigt
F i g. 1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prüfautomaten,
F i g. 2 in schematischer Darstellung eine Meßplatzgestaitung
unter Verwendung des Prüfautomaten gemäß Fig. 1,
Fig.3 einen Teilausschnitt des Prüfkopfes des Prüfautomaten
gemäß F i g. 1.
Die Darstellung gemäß F i g. 3 verdeutlicht die Zellenverbindung 4 zwischen zwei benachbarten Zellen 5
und 6 einer Batterie, die durch die Zellenwand 7 voneinander getrennt sind. Die dargestellte Zellenverbindung
4 wurde durch eine öffnung in der Zellenwand 7 mittels Widerstandsschweißung hergestellt. Es gilt, die Qualität
der Zellenverbindung 4 zu prüfen.
Zu diesem Zweck wird der Meßkopf 8 (Fig. 1), von dem in F i g. 3 nur der dem dargestellten Zellenverbinder
4 zugeordnete Teil abgebildet ist, von oben auf die Batterie abgesenkt. Die außenliegenden Stromkontaktstifte
9 und die innenliegenden Spannungskontaktstifte 10 kontaktieren den Zellenverbinder 4 jeweils auf gegenüberliegenden
Seiten der Zellentrennwand 7. Jeder Kontaktstift 9 und 10 ist einzeln mittels der Federn 11
und 12 abgefedert gelagert, so daß schon hierdurch ein Toleranzausgleich unterschiedlich hoch positionierter
Zellenverbinder und/oder Materialstärken gegeben ist. Ein weiterer Toleranzausgleich und eine ausreichend
gute elektrische Kontaktierung wird durch die Spitzen 13 bzw. die Schneiden 14 der Kontaktstifte erreicht.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Prüfverfahren anhand der F i g. 1 und 2 beschrieben. Die zu prüfenden
Batterien (nicht dargestellt) werden über eine ange-
triebene Rollenbahn 15 dem Meßplatz 16 zugeführt, wobei sie zunächst durch eine Lichtschranke 17 erfaßt
werden, die einen Stopper 18 betätigt, um ein gleichzeitiges Einlaufen mehrerer .Batterien in den Meßplatz 16
zu verhindern. In den Meßplatz 16 einlaufende Batterien kommen mittels des Anschlags 19 zum Stillstand, so
daß der Meßkopf 8 auf die deckellose Batterie abgesenkt werden kann.
Es erfolgt dann der automatische Meßablauf in der beschriebenen Weise, bei dem die einzelnen Zellenverbinder
mittels einer hochwertigen Meßvorrichtung und einer Meßstellenumschaltvorrichtung nacheinander
durchgeprüft werden. Ein praktisches Ausführungsbeispiel des Meßablaufes kann wie folgt aufgebaut sein:
Nachdem der Meßkopf 8 auf die Batterie aufgesetzt wurde, läuft eine Sicherheitszeit von ca. 2 Sekunden ab.
Danach wird der erste Meßlauf gestartet und die Meßstelle für den Verbinder Nr. 1 angewählt. Ca. 0,5 Sekunden
danach wird der Prüfstrom eingeschaltet. Die günstigste Meßzeit sollte zwischen 1 und 4 Sekunden betragen.
Der Meßwert wird mittels einer digitalen Meßwertanzeige angezeigt und in einem Meßwertspeicher
zwischengespeichert. Nachdem der Meßstrom gesperrt ist, wird der zwischengespeicherte Meßwert mit den
vorgewählten Sollwerten »Min« und »Max« durch einen integrierten Komperator verglichen.
Liegt der Meßwert innerhalb des vorgegebenen Sollwertbereichs, dann erfolgt eine Meßstellenumschaltung
auf den Zellenverbinder Nr. 2 und der nächste Meßlauf wird gestartet. Liegt der Meßwert höher als der vorgegebene
Sollwert »Max«, dann wird eine entsprechende Fehler-Leuchtdiode angesteuert, bevor die Meßstellenumschaltung
auf den Zellenverbinder Nr. 2 erfolgt. Liegt der Meßwert niedriger als der vorgegebene Sollwert »Min«, dann wird eine Leuchtdiode mit der Kenn-
zeichnung »Systemfehler« angesteuert und akustisch und/oder optisch ein Bedienungsniann gerufen, da vermutlich
kein Kontakt zwischen Meßkopf und Prüfling vorlag, so daß kein Prüfstrom geflossen ist.
Wesentlich ist, daß die durch Überschreiten des vorgewählten Sollwertes »Max« gegebenen Meßwerte in
einem Fehlerspeicher memoriert werden, was beispielsweise durch einen Fehlerspeicher mit in Zeilen angeordneten
Leuchtdioden entsprechend der Anzahl der Zellenverbinder einer Batterie erfolgen kann. Jede Zeile
kennzeichnet somit eine fehlerhafte Batterie, die mittels des Ausstoßers 20 in den Standspeicher 21 eingeschoben
wird. Bei Räumung des Standspeichers 21 kann somit zu jeder ausgestoßenen Batterie durch Auslesung
der Leuchtendiodenmatrix Zahl und Lage der defekten Zellenverbinder ermittelt werden. Die Zeilen der
Leuchtdiodenmatrix entsprechen zugleich dem maximalen Aufnahmevermögen des Standspeichers. Bei
vollständiger Belegung des Standspeichers sperrt die Anlage den weiteren Durchlauf von Batterien bis zur
Räumung des Standspeichers durch eine Bedienungsperson.
Einwandfreie Batterien verlassen den Meßplatz 20 durch die Lichtschranke 22 des Auslaufs, woraufhin der
Meßplatz für eine neue Batterie freigegeben wird, sofern
der Standspeicher noch freie Aufnahmekapazitäten hat
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Prüfen der Qualität der Zellenverbindungen
einer mehrzelligen Batterie
mittels einer Spannungsabfallmessung zwischen zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Zellenverbindung an dem Zellenverbinder anliegenden Meßkontakten, dadurch gekennzeichnet,
daß auf eine von einem Förderband (15) in einen Meßplatz (16) einlaufende deckellose Batterie ein Meßkopf (8) mit gesonderten Meßkonttikten (9, 10) für jeden Zellenverbinder (4) der Batterie abgesenkt wird, woraufhin alle Meßkontakte die zugeordneten Zellenverbinder kontaktieren,
daß mittels einer Meßvorrichtung und einer Meßsiellenumschaltvorrichtung die einzelnen Zellenverbinder in einem automatischen Meßablauf nacheinander durchgeprüft werden,
mittels einer Spannungsabfallmessung zwischen zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Zellenverbindung an dem Zellenverbinder anliegenden Meßkontakten, dadurch gekennzeichnet,
daß auf eine von einem Förderband (15) in einen Meßplatz (16) einlaufende deckellose Batterie ein Meßkopf (8) mit gesonderten Meßkonttikten (9, 10) für jeden Zellenverbinder (4) der Batterie abgesenkt wird, woraufhin alle Meßkontakte die zugeordneten Zellenverbinder kontaktieren,
daß mittels einer Meßvorrichtung und einer Meßsiellenumschaltvorrichtung die einzelnen Zellenverbinder in einem automatischen Meßablauf nacheinander durchgeprüft werden,
daß jedes Prüfergebnis in einem Komperator mit
einem vorgegebenen Sollwertbereich verglichen wird,
daß fehlerhafte Prüfergebnisse in einer Zuordnung des fehlerhaften Zellenverbinders in einem Fehlerspeicher
memoriert und/oder von einem Drucker ausgedruckt werden, und die fehlerhaften Batterien
vom Meßplatz in einen Standspeicher (21) eingeschoben werden,
wohingegen fehlerfreie Batterien von dem Meßplatz auf das Förderband auslaufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungsabfallmessung getrennte
Strom- und Spannungskontakte (9, 10) verwendet werden und der Prüistrom elektronisch auf
einen konstanten Wert geregelt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Meßstellenumschaltung
zunächst der Prüfstrom elektronisch ausgeschaltet wird, woraufhin eine Relaisunischaltung erfolgt und
sodann der Prüfstrom elektronisch eingeschaltet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch einen alle Zellenverbinder (4) einer Batterie übergreifenden Meßkopf (8) mit für
jeden Zellenverbinder gesondert vorhandenen Kontaktstiften (9, 10) und durch eine Meßvorrichtung,
die mittels einer Meßstellenumschaltvorrichtung nacheinander auf die Kontaktstifte der einzelnen
Zellenverbinder aufschaltbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßkopf (8) für jeden Zellenverbinder (4) gesondert je zwei innenliegende Spannungskontaktstifte
(10) und je zwei außenliegende Stromkontaktstifte (9) besitzt,
daß alle Kontaktstifte in dem Meßkopf in Aufsetzrichtung federnd gelagert sind,
und daß die KontaktsMfte mit scharfen Spitzen (13) oder Schneiden (14) versehen sind.
und daß die KontaktsMfte mit scharfen Spitzen (13) oder Schneiden (14) versehen sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: H01M 10/48 |
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D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HAGEN BATTERIE AG, 4770 SOEST, DE |
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8331 | Complete revocation |