DE3309543A1 - Verfahren zur ueberwachung der ladung von batterien - Google Patents

Verfahren zur ueberwachung der ladung von batterien

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Ceag Licht- und Stromversorgungstechnik 4770 Soest GmbH
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Description

' ■:'. --..:■ O- 3309S43
CEAG Licht- und
Stromversorgungstechnik GmbH
Soest' 15. März 1983
Mp.-Nr. 531/83 ZPT/P3-Sf/Bt
Verfahren zur überwachung der Ladung von Batterien
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur überwachung der Ladung von Batterien gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren bzw. die Einrichtung kann z.B. bei der Ladung von wartungsarmen bzw. wartungsfreien Bleibatterien für Notbeleuchtungen angewendet werden. Die Erfindung wird am Beispiel der wartungsarmen bzw. wartungsfreien Bleibatterie beschrieben, ist jedoch auch für andere Batterietypen anwendbar, soweit
sie eine ähnliche Ladecharakteristik aufweisen.
Verfahren und Einrichtungen zur ftberwachung der Ladung
von Batterien dienen zur Kontrolle der Batterie und des Ladegerätes während des Ladevorganges. Meßergebnisse
oder Ausgangssignale von Überwachungseinrichtungen können z.B. zur Steuerung von Ladeeinrichtungen, zur Beurteilung des Batteriezustandes oder für Warnmeldungen
verwendet werden.
531/83 &
Zur Überwachung der Ladung wird üblicherweise die Spannung und der Ladestrom gemessen. Die Ladung erfolgt meistens nach dem bekannten Konstantspannungsverfahren.
Erschwerend für die überwachung ist dabei die Eigen-5
schaft von Batterien, insbesondere von wartungsarmen bzw. wartungsfreien Bleibatterien, daß der Ladestrom am Ende der Ladung sehr kleine Werte annimmt. Der Ladestrom kann sogar nahezu den Wert Null annehmen, so daß nicht ohne weiteres festgestellt werden kann, ob eine Verbindung zwischen Batterie und Ladegerät besteht. Beispielsweise kann der Ladestrom einer 6-Ah-Batterie von 1 A bei Ladebeginn auf weniger als 20OmA bei Ende der Ladung zurückgehen.
Um den kleinen Restladestrom zu messen, kann man in die Batterieleitungen einen Shunt schalten und die daran abfallende kleine Spannung mit Hilfe von hochgenauen elektronischen Schaltungen (z.B. Operationsverstärker, Komparatoren) verarbeiten. Diese Lösung ist jedoch sehr
aufwendig. Bekannt ist auch ein Verfahren, bei dem ein Prüfstrom aus einer Prüfstromquelle eingespeist wird. Die Prüfstromquelle muß dabei auf den jeweiligen Batterietyp abgestimmt sein und der Prüfstrom muß kleiner sein als der zu erwartende kleinste Reststrom. In Grenz-
fällen, z.B. bei niedrigen Temperaturen und gleichzeitigen Streuungen der Batteriedaten, ist dieses Verfahren nur sehr bedingt einsetzbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Einrichtung anzugeben, die eine zuverlässige überwachung der Batterieladung, insbesondere am Ende des Ladevorganges ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1
gelöst. Ausgestaltungen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen ange-
geben. Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß durch die kurzzeitige erhöhte Spannung ein mit einfachen Mitteln deutlich meßbarer Strom fließt. Streuungen in den Batteriedaten und unterschiedliche Ratterietemperaturen beeinträchtigen die Überwachung nicht. Bleibt trotz erhöhter Spannung ein Stromfluß aus, so ist dies ein deutlicher Hinweis auf entweder ein defektes Ladegerät bzw. eine unterbrochene Ladeleitung oder aber auf einen hohen Kapazitätsverlust der Batte-
rie.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung ist ein Blockschema zu einem Ladegerät 1 mit angeschlossener Batterie 2 und einer Überwachungseinrichtung 3 dargestellt. In eine der Anschlußleitungen 30 ist ein Shunt 4 zur Strommessung eingeschaltet.
Die Überwachungseinrichtung 3 enthält einen Pulsgenerator 5, eine Auswerteeinrichtung 6 und eine Störungsanzeige 7. Das Ladegerät 1 enthält einen oder mehrere steuerbare Leistungshalbleiter 8, die von einer Spannungsvergleichsschaltung 9 und anderen nicht dargestellten Steuereinrichtungen angesteuert werden. Am Eingang der Spannungsvergleichsschaltung 9 liegt die Ausgangsspannung des Ladegerätes 1 und eine Referenzspannung aus einer steuerbaren Referenzspannungsquelle 10, die mit einem Steuereingang 11 des Ladegeräts 1 verbunden ist.
Der Pulsgenerator 5 ist sowohl mit dem Steuereingang 11 als auch mit der Auswerteeinrichtung 6 verbunden. Die Störungsanzeige 7 ist an der Auswerteeinrichtung 6 angeschlossen. An die Auswerteeinrichtung 6 sind drei Meßleitungen 31 zur Erfassung der Batteriespannung und des
Spannungsabfalls am Shunt H angeschlossen.
531/83 fir
. 5-
Die Ladung der Batterie 2 erfolgt durch das Ladegerät 1 in der üblichen Weise aufgrund einer auf die Batterie 2 abgestimmten Ladekennlinie. Diese übliche Steuerung der Ladespannung wird überlagert durch Steuersignale vom Pulsgenerator 5, die über den Steuereingang 11 auf die Referenzspannungsquelle 10 gegeben werden und die Referenzspannung verändern. Dabei wird die Referenzspannungsquelle 10 in relativ großen Zeitabständen, z.B.
alle 10 see für eine kurze Prüfzeit, z.B. 10 ms Dauer, 10
vom Steuersignal des Pulsgenerators 5 verstellt. Zur Schonung der Batterie 2 sollen die Zeitabstände ausreichend hoch und die Prüfzeit möglichst kurz gewählt werden. Außerdem soll die damit kurzzeitig erhöhte Ausgangsspannung am Ladegerät 1 auf einen zulässigen Wert, z.B. 2,5VYZeIIe einer Bleibatterie, begrenzt werden.
Die Auswerteeinrichtung 6 erfaßt die Batteriespannung, die Spannung am Shunt 4 und den Impuls des Pulsgenerators 5. Die am Shunt 4 gemessene Spannung wird mit einer
vorgegebenen Referenzspannung verglichen. Wenn während der Dauer des vom Pulsgenerator abgegebenen Impulses die am Shunt 4 gemessene Spannung nicht die Höhe der Referenzspannung erreicht, erfolgt eine Störungsmeldung mit
Hilfe der Störungsanzeige 7.
25
Die Auswerteeinrichtung 6 kann durch Messung der Batteriespannung und des Spannungsabfalls am Shunt H auch feststellen, wann die Endphase des Ladevorganges erreicht ist und z.B. erst in dieser Endphase den Pulsge-
nerator einschalten.
Die Funktionen der Überwachungseinrichtung 3, also die Impulserzeugung, die Auswertefunktionen und die Ansteuerung der Störungsanzeige 7 können vorteilhaft mit Hilfe eines Mikroprozessors realisiert werden.
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BAD ORtGIKAL

Claims (3)

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    531/83
    Ansprüche
    (lötverfahren zur überwachung der Ladung von Batterien, insbesondere wartungsarme bzw. wartungsfreie Batterien, wobei die Ladespannung und der Ladestrom gemes-10
    sen werden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Ladung und insbesondere am Ende der Ladung in bestimmten
    Zeitabständen für eine kurze Dauer die Ladespannung erhöht wird, so daß während dieser Dauer ein meßtechnisch
    gut erfaßbarer Ladestrom fließt.
    15
  2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein Ladegerät mit einer Batterie
    über einen Shunt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungseinrichtung (3) vorgesehen ist, die einen Pulsgenerator (5), eine Auswerteeinrichtung (6)
    und eine Störungsanzeige (7) enthält, wobei an die Hberwachungseinrichtung (3) Meßleitungen (31) zur Erfassung der Spannung an der Batterie (2) und am Shunt (1O angeschlossen sind und Spannungsimpulse des Pulsgenerators
    (5) über einen Steuereingang (11) des Ladegeräts (1) zu einer Referenzspannungsquelle (10) geführt sind, die
    über eine Spannungsvergleichsschaltung (9), die außerdem mit dem Ausgang des Ladegeräts (1) verbunden ist, die
    Ladespannung verändert.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionen des Pulsgenerators (5) der Auswerteeinrichtung (6) und eine Ansteuerung der Stö- . rungsanzeige (7) in einem Mikroprozessor zusammengefaßt sind.
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