DE4007883A1 - Verfahren und batteriepruefgeraet zum bestimmen des zustands einer bleibatterie - Google Patents
Verfahren und batteriepruefgeraet zum bestimmen des zustands einer bleibatterieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des
Zustands einer Bleibatterie, insbesondere einer Starter
batterie, bei dem die Batterie für die Dauer eines be
grenzten Zeitintervalls mit einem hohen Entladestrom
entladen wird und bei dem die Entladeschlußspannung am
Ende dieses Zeitintervalls zur Bestimmung des Zustands der
Batterie gemessen wird, sowie ein Batterieprüfgerät zur
Durchführung des Verfahrens.
Zur Prüfung des Ladezustands von Batterien ist es bekannt,
die Dichte der Säure in einer Bleibatterie bzw. einem
Bleiakkumulator zu messen, und die ermittelte Säuredichte
ist ein gutes Maß für den aktuellen Ladezustand der
Batterie. Nachteilig an diesem Verfahren ist es jedoch,
daß die Batteriesäure in vielen Fällen nicht ohne weiteres
zugänglich ist, speziell bei den wartungsfreien Batterien,
die als Starterbatterien zunehmende Bedeutung gewinnen.
Außerdem gibt die Säuredichte keinerlei Hinweis auf alte
rungsbedingte Leistungsverluste der geprüften Batterie,
sofern keine Kurzschlüsse vorliegen.
Der Ladezustand der Batterie läßt sich auch anhand der
Klemmenspannung der Batterie feststellen, wobei die gemes
sene Klemmenspannung jedoch nur dann ein direktes Maß für
den Ladezustand der Batterie ist, wenn die Messung zu
einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem sich nach vorausgegangenen
Lade- und/oder Entladevorgängen tatsächlich eine aussage
kräftige Ruhespannung eingestellt hat. Dabei ist davon
auszugehen, daß diese Ruhespannung bei einer zu einem
Kraftfahrzeug gehörigen Starterbatterie, welche bei
laufendem Fahrzeugmotor zuvor für eine mehr oder weniger
lange Zeit über den Spannungsregler des Kraftfahrzeugs
aufgeladen wurde, erst nach etwa zehn Stunden erreicht
wird. Wenn also ein Kunde mit seinem Kraftfahrzeug in
einer Werkstatt vorfährt, um den Zustand seiner Starter
batterie prüfen zu lassen, dann besteht bisher keine
Möglichkeit, den Batteriezustand kurzfristig mit einer
einigermaßen befriedigenden Genauigkeit zu bestimmen.
Vielmehr kann die Ruhespannung der Batterie erst nach
einer Zeit von zehn Stunden einigermaßen korrekt gemessen
werden, um anschließend durch Belastung der Batterie mit
einem hohen Entladestrom, insbesondere dem sogenannten
Kälteprüfstrom, Aussagen über den alterungsbedingten
Zustand der Batterie, insbesondere über den Startfähig
keitsverlust derselben, machen zu können.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen
des Zustands einer Batterie anzugeben, mit dem es, unab
hängig vom Ausgangszustand der Batterie, innerhalb weniger
Minuten möglich ist, vergleichsweise genaue Werte bezüg
lich des Ladezustands und des Verlustes der Startfähigkeit
zu machen, sowie ein Batterieprüfgerät zur Durchführung
des Verfahrens vorzuschlagen.
Die gestellte Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt,
gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte
gelöst:
in einem ersten Entladeschritt wird die Batterie für die Dauer einiger Sekunden zum Ausgleich des sogenannten Spannungssackes mit einem hohen ersten Entladestrom entladen;
in einem zweiten Entladeschritt wird die Batterie anschließend für die Dauer einiger Minuten mit einem vorgegebenen, relativ niedrigen, konstanten, zweiten Entladestrom entladen;
nach dem zweiten Entladeschritt werden die Batterie temperatur und die Batteriespannung mit Hilfe von Temperatur- bzw. Spannungsmeßeinrichtungen gemessen;
in Abhängigkeit von der gemessenen Batterietemperatur und der gemessenen Batteriespannung wird anhand von in Speichereinrichtungen gespeicherten Daten einer für den zu prüfenden Batterietyp geltenden Ladezustandskurvenschar der relative Ladezustand der zu prüfenden Batterie, bezogen auf eine voll aufgeladene Batterie dieses Typs, ermittelt;
in einem dritten Entladeschritt wird die Batterie für die Dauer eines Zeitintervalls von einigen Sekunden mit einem genau vorgegebenen hohen, konstanten, dritten Entladestrom entladen;
die bei dem dritten Entladeschritt erreichte Entlade schlußspannung wird mit Hilfe der Spannungsmeßein richtungen gemessen;
mit Hilfe von Vergleichseinrichtungen wird die Spannungs differenz zwischen dem Wert der gemessenen Entladeschluß spannung und einem Spannungswert ermittelt, welcher gemäß den in den Speichereinrichtungen abgelegten Daten einer Ladezustandskurvenschar für eine neuwertige Batterie, ausgehend von dem am Ende des zweiten Entlade schrittes ermittelten Ladezustand, bei der am Ende des zweiten Entladeschrittes ermittelten Temperatur und bei einer Entladung mit dem genau vorgegebenen hohen, kon stanten dritten Entladestrom gelten würde;
und aufgrund der ermittelten Spannungsdifferenz wird anhand der in den Speichereinrichtungen gespeicherten Daten einer dem Verlust der Startfähigkeit des zu prüfenden Batterie typs zugeordneten Kurve der dem Ladezustand entsprechende relative Verlust der Startfähigkeit, bezogen auf eine neu wertige Batterie gleichen Ladezustands, ermittelt bzw. die zum Zeitpunkt der Prüfung noch vorhandene relative Start fähigkeit.
in einem ersten Entladeschritt wird die Batterie für die Dauer einiger Sekunden zum Ausgleich des sogenannten Spannungssackes mit einem hohen ersten Entladestrom entladen;
in einem zweiten Entladeschritt wird die Batterie anschließend für die Dauer einiger Minuten mit einem vorgegebenen, relativ niedrigen, konstanten, zweiten Entladestrom entladen;
nach dem zweiten Entladeschritt werden die Batterie temperatur und die Batteriespannung mit Hilfe von Temperatur- bzw. Spannungsmeßeinrichtungen gemessen;
in Abhängigkeit von der gemessenen Batterietemperatur und der gemessenen Batteriespannung wird anhand von in Speichereinrichtungen gespeicherten Daten einer für den zu prüfenden Batterietyp geltenden Ladezustandskurvenschar der relative Ladezustand der zu prüfenden Batterie, bezogen auf eine voll aufgeladene Batterie dieses Typs, ermittelt;
in einem dritten Entladeschritt wird die Batterie für die Dauer eines Zeitintervalls von einigen Sekunden mit einem genau vorgegebenen hohen, konstanten, dritten Entladestrom entladen;
die bei dem dritten Entladeschritt erreichte Entlade schlußspannung wird mit Hilfe der Spannungsmeßein richtungen gemessen;
mit Hilfe von Vergleichseinrichtungen wird die Spannungs differenz zwischen dem Wert der gemessenen Entladeschluß spannung und einem Spannungswert ermittelt, welcher gemäß den in den Speichereinrichtungen abgelegten Daten einer Ladezustandskurvenschar für eine neuwertige Batterie, ausgehend von dem am Ende des zweiten Entlade schrittes ermittelten Ladezustand, bei der am Ende des zweiten Entladeschrittes ermittelten Temperatur und bei einer Entladung mit dem genau vorgegebenen hohen, kon stanten dritten Entladestrom gelten würde;
und aufgrund der ermittelten Spannungsdifferenz wird anhand der in den Speichereinrichtungen gespeicherten Daten einer dem Verlust der Startfähigkeit des zu prüfenden Batterie typs zugeordneten Kurve der dem Ladezustand entsprechende relative Verlust der Startfähigkeit, bezogen auf eine neu wertige Batterie gleichen Ladezustands, ermittelt bzw. die zum Zeitpunkt der Prüfung noch vorhandene relative Start fähigkeit.
Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens, daß durch die den eigentlichen Messungen
vorausgehende Entladung mit einem hohen Strom innerhalb
weniger Sekunden ein definierter Ausgangszustand ge
schaffen werden kann, da es nach dieser kurzfristigen
Hochstromentladung keine Rolle mehr spielt, ob zuvor eine
Aufladung über Lichtmaschine und Regler erfolgt ist oder
nicht. Insbesondere wird durch die kurzfristige Hochstrom
entladung bei den anschließenden Messungen das Auftreten
eines sogenannten Spannungssackes, nämlich eines vorüber
gehenden Abfalls der Batteriespannung, wie er nach einer
vorausgegangenen Aufladephase aufgrund von Polarisations
effekten in der Batterie auftritt, wirksam verhindert.
Nach der Vorentladung lassen sich dann durch Entladung mit
einem relativ niedrigen Strom, insbesondere in der Größen
ordnung des auf die Nennkapazität der Batterie bezogenen
Entladestroms (I20 nach DIN 43 539), stabile Betriebs
bedingungen der Batterie erreichen, so daß eine aussage
kräftige Batteriespannung bereits nach wenigen
Minuten, beispielsweise nach 5 bis 10 Minuten, gemessen
und folglich aufgrund der gemessenen Batteriespannung und
der gleichzeitig gemessenen Batterietemperatur ein genauer
Wert für den Ladezustand der Batterie angegeben werden
kann. Für eine Batterie vorgegebenen Typs und vorgegebener
Kapazität sind nämlich Ladezustandskurven - je eine Kurve
für jede Temperatur - verfügbar, die anhand der gemessenen
Temperatur (Auswahl der jeweils gültigen Kurve) und der
gemessenen Batteriespannung eine eindeutige Bestimmung des
Ladezustands ermöglichen. Der ermittelte Ladezustand gibt
dabei an, wie hoch die nutzbare, zum Zeitpunkt der Messung
noch gespeicherte, elektrische Energie der Batterie,
bezogen auf die Nennkapazität (in Ah) einer neuen voll
aufgeladenen Batterie, noch ist.
Im Anschluß an die Bestimmung des Ladezustands wird nun
mehr in einem weiteren Entladeschritt wieder nur für die
Dauer von wenigen Sekunden, beispielsweise 5 bis 10
Sekunden, ein hoher Entladestrom, insbesondere der Kälte
prüfstrom oder ein Bruchteil des Kälteprüfstroms, insbe
sondere der halbe Kälteprüfstrom, aus der Batterie gezogen
und die dabei erreichte Entladeschlußspannung gemessen,
woraufhin anhand der gespeicherten Kurven und der erfin
dungsgemäß ermittelten Spannungsdifferenz sofort der Ver
lust der Startfähigkeit bzw. die noch verbliebene Start
fähigkeit angezeigt werden kann, und zwar als relativer
Startfähigkeitsverlust bzw. prozentuale Startfähigkeit,
bezogen auf eine neue Batterie gleichen Ladezustands, was
erfindungsgemäß dadurch ermöglicht wird, daß zunächst der
Ladezustand genau bestimmt wird. Die Anzeige kann dabei in
beliebiger Weise, insbesondere digital und/oder durch Aus
druck eines die relevanten Daten enthaltenden Prüfproto
kolls erfolgen. Vorzugsweise werden die Meßergebnisse
jedoch mit einer Vorrichtung zum Aufzeichnen von Schreib
spuren ausgegeben, die ähnlich arbeitet wie die Aufzeich
nungseinrichtungen bekannter Kompressionsdruck-Meßein
richtungen.
Eine derartige
Vorrichtung ist in einer früheren Anmeldung der Anmelderin
(P 40 03 713.4) detailliert beschrieben. Auf jeden Fall
wird auf diese Weise eine sehr zuverlässige Angabe darüber
erhalten, ob die Batterie bei einer bestimmten Minus
temperatur von beispielsweise -18°C überhaupt noch eine
ausreichende Spannung für den Anlasser liefern und damit
einen problemlosen Start des Kraftfahrzeugs ermöglichen
würde. Zusätzlich kann angezeigt oder ausgedruckt werden.
in welchem Ausmaß die Kapazität der zu prüfenden Batterie
gegenüber der Nennkapazität einer neuen Batterie alters
bedingt abgesunken ist.
Insgesamt wird beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren die Möglichkeit geschaffen, unabhängig vom Aus
gangszustand der Batterie bereits nach 6 bis 8 Minuten ein
abgeschlossenes Prüfungsergebnis vorlegen zu können, aus
dem sich sowohl der aktuelle Ladezustand als auch der Ver
lust der Startfähigkeit bzw. die Startfähigkeit bei der
gegebenen Temperatur und ggf. die Kaltstartfähigkeit,
z. B. bei -18°C, ergeben.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich
ein Batterieprüfgerät als vorteilhaft erwiesen, welches
durch folgende Elemente gekennzeichnet ist:
Spannungsmeßeinrichtungen, Temperaturmeßeinrichtungen,
Speichereinrichtungen, in denen die temperaturabhängigen
Ladezustandskurven für einen vorgegebenen, relativ
niedrigen Entladestrom und einen vorgegebenen hohen Ent
ladestrom sowie die Daten einer dem Verlust der Start
fähigkeit zugeordneten Startfähigkeitsverlustkurve für
mindestens einen Batterietyp gespeichert sind, Vergleichs
einrichtungen zum Vergleichen einer gemessenen Batterie
spannung mit den in den Speichereinrichtungen abgelegten
Daten der Ladezustandskurven und zum Bestimmen der
Differenz zwischen dem Wert der gemessenen Entladeschluß
spannung und einem Spannungswert, welcher gemäß den in den
Speichereinrichtungen abgelegten Daten
einer Ladezustandskurvenschar für eine neuwertige
Batterie, ausgehend von dem am Ende des zweiten Entlade
schrittes ermittelten Ladezustand, bei der am Ende des
zweiten Entladeschrittes ermittelten Temperatur und bei
einer Entladung mit dem genau vorgegebenen hohen, konstan
ten dritten Entladestrom gelten würde, und Auswerteein
richtungen zum Auswerten der gemessenen Differenz anhand
der Startfähigkeitskurve sowie Entladeeinrichtungen zum
Entladen der Batterie für vorgegebene Zeitintervalle und
mit vorgegebener konstanter Entladestromstärke und Aus
gabeeinrichtungen zur Ausgabe von Informationen über den
Ladezustand und den Startfähigkeitsverlust der geprüften
Batterie.
Ein wichtiger Bestandteil des erfindungsgemäßen Batterie
prüfgeräts sind die Speichereinrichtungen, speziell ein
Festwertspeicher, insbesondere in Form eines Halbleiter
speichers, mit ein oder mehreren Speichereinheiten zum
Speichern der verschiedenen, für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Kurven in Form
einzelner Punkte dieser Kurven bzw. in Form von
Koordinatenwerten für die Kurvenpunkte. Insbesondere
können die Speichereinrichtungen bzw. der Festwertspeicher
zumindest teilweise Bestandteil eines Mikroprozessors bzw.
-controllers sein, der gleichzeitig die Vergleichs
schaltung und die Differenzmeßeinrichtung sowie die Aus
werteeinrichtungen umfaßt und vorzugsweise zumindest teil
weise Steuereinrichtungen umfaßt, die nach Eingabe eines
Startsignals automatisch für die Durchführung der einzel
nen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sorgen.
Ein besonderer Vorteil der Realisierung des Festwert
speichers in Verbindung mit einem Mikroprozessor besteht
dabei zusätzlich darin, daß mit Hilfe der im
Mikroprozessor vorhandenen Recheneinrichtungen anhand der
für bestimmte Kurvenpunkte gespeicherten Daten für die
gemessenen Spannungen und Temperaturwerte durch Interpola
tion zusätzlich genaue Kurvenpunkte bestimmt werden
können, so daß das Batterieprüfgerät entsprechend exakte
Prüfwerte berechnen bzw. anzeigen kann.
Da für die Erzielung genauer Prüf- bzw. Meßwerte eine
exakte Bestimmung der Batterietemperatur sehr wichtig ist,
hat es sich in Ausgestaltung der Erfindung ferner als vor
teilhaft erwiesen, wenn die Temperatur sehr genau gemessen
wird, was in Ausgestaltung der Erfindung dadurch ermög
licht wird, daß die Temperaturmeßeinrichtungen einen
Temperaturfühler mit einem an eine Außenfläche einer
Batteriewand anlegbaren Meßkopf aufweisen, in dem zwei
Temperatursensoren, insbesondere in Form von NTC-Wider
ständen vorgesehen sind, wobei der eine dieser Widerstände
an der Rückseite einer relativ großen, aber leichten
Metallplatte angebracht ist, deren Vorderseite der
Batteriewand mit geringem, vorgegebenem Abstand gegenüber
liegt, während der andere Widerstand derart angeordnet
ist, daß er von der Umgebungsluft umströmt wird und die
Raumtemperatur mißt und wobei die Batterietemperatur
mittels Vergleichseinrichtungen in Abhängigkeit von den
Ausgangssignalen der beiden NTC-Widerstände und in
Abhängigkeit von in den Speichereinrichtungen gespeicher
ten Meßkurven ermittelt wird.
Es hat sich gezeigt, daß mit einem Temperaturfühler der
vorstehend beschriebenen Art sehr genaue und gut reprodu
zierbare Temperaturmessungen durchgeführt werden können,
was darauf zurückzuführen ist, daß der Einfluß der
Umgebungstemperatur auf den die Batterietemperatur
messenden Temperatursensor in Abhängigkeit vom
Ausgangssignal des zweiten Temperatursensors kompensiert
werden kann, welcher allein durch die Umgebungstemperatur
am Ort des Temperaturfühlers beeinflußt wird. Da bei dem
erfindungsgemäßen Batterieprüfgerät ohnehin entsprechende
Speicher-, Rechen- und Vergleichseinrichtungen vorhanden
sind, hält sich der zusätzliche technische Aufwand für die
exakte Temperaturbestimmung dabei in sehr engen Grenzen.
Wenn die prinzipiell hohe Genauigkeit des erfindungs
gemäßen Verfahrens bzw. des Batterieprüfgeräts gemäß der
Erfindung voll genutzt werden soll, ist es ferner vorteil
haft, wenn die zu prüfende Batterie mit dem Batterieprüf
gerät über ein Anschlußkabel einer Batterieklemme verbind
bar ist, welche auf der einen Seite des Zungenmauls ein
erstes Kontaktstück aufweist, welches mit einem für einen
hohen Entladestrom ausgelegten Stromleiter des Anschluß
kabels verbunden ist, und welche auf der gegenüberliegen
den Seite des Zungenmauls mindestens ein weiteres Kontakt
element aufweist, welches mit zwei weiteren Leitern des
Anschlußkabels verbunden ist, die mit einem Speise
spannungsanschluß bzw. einem Batteriespannungs-Meßanschluß
des Batterieprüfgeräts verbunden sind.
Durch die Verwendung separater Stromleiter für die abzu
zweigende Speisespannung, für die Meßspannung und für den
zu Prüfzwecken aus der Batterie gezogenen Strom wird ver
mieden, daß Spannungsverluste und temperaturbedingte
Widerstandsänderungen in den für den Batteriestrom und die
Versorgungsspannung vorgesehenen Stromleitern die gemes
sene Batteriespannung verfälschen und damit zu einer
Reduzierung der Genauigkeit der Meßergebnisse führen
können.
In Ausgestaltung der Erfindung hat es sich ferner als vor
teilhaft erwiesen, wenn zumindest während des dritten Ent
ladeschrittes der vorgegebene hohe Entladestrom mit Hilfe
eines oder mehrerer Präzisions-Festwiderstände genau
bestimmt wird. Dabei besteht in vorteilhafter Ausgestal
tung der Erfindung die Möglichkeit, Entladestromein
stelleinrichtungen vorzusehen, welche ein Widerstandsnetz
werk aus mehreren, nach Art einer Widerstandsdekade ausge
wählten Widerständen umfassen, so daß mit den verschiede
nen Widerstandskombinationen jeweils genau der gewünschte
Widerstandswert im Entladestromkreis eingestellt werden
kann und damit letztlich ein sehr genauer, konstanter Wert
des aus der Batterie abgezogenen Entladestroms. Der Ein
satz derartiger Entladestromeinstelleinrichtungen mit
Festwiderständen ermöglicht also das Einstellen konstanter
Entladeströme sowie die Einstellung des jeweiligen Ent
ladestroms entsprechend dem im Einzelfall zu prüfenden
Batterietyp.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden
nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung
des Verfahrensablaufs bei dem erfindungsgemäßen
Prüfverfahren;
Fig. 2 eine Ladezustandskurvenschar für eine Starter
batterie bei Entladung derselben mit dem
Entlade-Nennstrom;
Fig. 3 eine Ladezustandskurvenschar für eine Starter
batterie bei Entladung derselben mit dem Kälte
prüfstrom;
Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines
Batterieprüfgeräts gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsform eines
Temperaturfühlers zum Messen der Batterie
temperatur in einer Seitenansicht (Fig. 5a) in
einer Außenansicht (Fig. 5b) und in einen
Teil-Querschnitt (Fig. 5c); und
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Batterieklemme zur
Verwendung in Verbindung mit einem erfindungs
gemäßen Batterieprüfgerät.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung
zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der
Prüfung einer Batterie. Bei der Darstellung gemäß Fig. 1
handelt es sich im Prinzip um ein Strom/Zeit-Diagramm,
wobei jedoch zu beachten ist, daß die Zeitachse nicht in
einem einheitlichen Maßstab dargestellt ist, da dies im
Hinblick auf die kurzen Prüfphasen von wenigen Sekunden
einerseits und die deutlich längere Prüfphase von mehreren
Minuten andererseits praktisch nicht gut möglich wäre.
Man erkennt, daß erfindungsgemäß während eines ersten Ent
ladeschrittes - Phase 1 - während des Zeitintervalls von 0
bis 6 Sekunden ein hoher Entladestrom, nämlich der halbe
Kälteprüfstrom (0,5 I-18), fließt. Während eines zweiten
Entladeschrittes - Phase 2 - fließt für die Dauer eines
auf das erste Zeitintervall folgenden Zeitintervalls von 5
Minuten (beim Ausführungsbeispiel) ein im Vergleich zum
Kälteprüfstrom relativ niedriger Strom, nämlich der auf
die Kapazität der zu prüfenden Batterie abgestimmte
Entlade-Nennstrom I20, d. h. der Strom, der bei der Nenn
kapazität K20 in Ah gemäß folgender Formel:
in 20 Stunden die Batterie bis zu einer festgelegten Ent
ladeschlußspannung (10,5 V bei 27°C) entlädt.
Während eines anschließenden, dritten Entladeschrittes
- Phase 3 - fließt für ein Zeitintervall von 5 Sekunden
gemäß Fig. 1 erneut der halbe Kälteprüfstrom I-18. Während
der ersten Phase, die dazu dient, das Auftreten des
sogenannten Spannungssackes zu verhindern, wird zusätzlich
geprüft, ob die Batterie testfähig ist. Sofern die
Spannung unter einen Grenzwert abfällt, wird signalisiert,
daß die Batterie zunächst geladen werden muß. Im übrigen
werden keine Meßergebnisse festgehalten. Am Ende der
zweiten Phase wird die Batteriespannung gemessen, die nun
mehr unabhängig von der Vorgeschichte der Starterbatterie
im wesentlichen der Ruhespannung entspricht und anhand der
nachstehend noch zu erläuternden Ladezustandskurven in
Verbindung mit der gleichzeitig
gemessenen Temperatur die Bestimmung des Ladezustands der
Batterie ermöglicht. Während der dritten Phase wird die
Batterie dann mit einem hohen Prüfstrom belastet, der je
nach dem Batteriezustand zu einem mehr oder weniger
starken Abfall der Batteriespannung führt, die am Ende der
dritten Phase als Entladeschlußspannung gemessen wird. Im
Prinzip könnten entsprechende Kurvenscharen auch unter
Verwendung fester Widerstände ermittelt und für die
Messungen benutzt werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in
Übereinstimmung mit der schematischen Darstellung gemäß
Fig. 1 ist die Stromstärke des Entladestroms in der Phase
1 verhältnismäßig unkritisch und kann ggf. mit abnehmender
Batteriespannung abnehmen, da es in dieser Phase des Ent
ladevorgangs allein darauf ankommt, daß der Batterie eine
Mindestladungsmenge entnommen wird, die ausreichend ist,
um für den Fall einer vorausgegangenen Aufladung der
Batterie den sogenannten Spannungssack auszugleichen. Es
geht also allein darum, eine Verfälschung der Meßergeb
nisse am Ende des zweiten Entladeschrittes aufgrund des
sogenannten Spannungssackes bzw. aufgrund von Polarisa
tionserscheinungen zu verhindern. Zur Erreichung dieses
Ziels ist es erforderlich, der Batterie während der Phase
1 eine Ladungsmenge zu entziehen, die etwa gleich der
Ladungsmenge ist, die der Batterie innerhalb eines Zeit
intervalls von etwa 5 Minuten bei Fließen des Entlade-
Nennstroms I20 gemäß der vorstehend angegebenen Gleichung
entnommen wird, wobei dieser Strom gelegentlich auch als
"zwanzigstündiger Entlade-Nennstrom" bezeichnet wird.
Während der sich an diese "Vorentladung" anschließenden
Entladeschritte entsprechend Phase 2 und Phase 3 in Fig. 1
ist es dagegen außerordentlich wichtig, daß die jeweils
vorgegebenen Entladeströme sehr genau konstant gehalten
werden, da nur in diesem Fall exakte Werte für den Lade
zustand und den Startfähigkeitsverlust erhalten werden
können. Die gespeicherten Kurven gelten nämlich, wie dies
nachstehend noch näher ausgeführt werden wird, nur dann,
wenn einer Batterie bei konstantem Strom während eines
genau vorgegebenen Zeitintervalls eine exakt vorgegebene
Ladungsmenge entnommen wird.
Bei einer Hochleistungsbatterie mit einer Nennkapazität
von 63 Ah betragen die Ströme während der Phasen 1, 2 und
3 beispielsweise 190 A, 3 A und 190 A.
Die Bedeutung der gemessenen Batteriespannungen und deren
Auswertung in Abhängigkeit von der gemessenen Batterie
temperatur wird nachstehend anhand von Fig. 2 und 3 näher
erläutert.
Im einzelnen zeigt Fig. 2 eine Schar von Ladezustands
kurven, von denen jede jeweils für eine bestimmte
Batterietemperatur einer zu prüfenden Starterbatterie gilt
und die insgesamt für Standard-Starterbatterien gelten,
die mit dem Nenn-Entladestrom I20 entladen werden, wobei
auf der Abszisse der Ladezustand in Prozent bezogen auf
die Nennkapazität der Batterie bei 27°C aufgetragen ist,
während längs der Ordinate die Spannung in V aufgetragen
ist. Ähnliche Kurven lassen sich auch für sogenannte hoch
stromoptimierte Batterien ermitteln.
Wenn nun bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
am Ende des zweiten Entladeschrittes eine bestimmte
Batteriespannung und eine bestimmte Batterietemperatur
gemessen werden, dann läßt sich anhand der Kurvenschar,
ggf. unter Anwendung eines geeigneten Interpolations
verfahrens direkt der relative Ladezustand der geprüften
Batterie ablesen. Wenn die Daten der Kurvenschar gemäß der
Erfindung in Speichereinrichtungen gespeichert sind, dann
kann anhand der gemessenen Temperatur zunächst eine
bestimmte Kurve aus dieser Kurvenschar ausgewählt werden,
woraufhin dann anhand der gemessenen Batteriespannung ein
bestimmter Punkt dieser Kurve - ggf. wieder durch Inter
polation - ermittelt und zu diesem Punkt der entsprechende
(relative) Ladezustand festgestellt wird. Vorzugsweise
erfolgt die Interpolation zweidimensional derart, daß die
genauen Koordinaten für jeden Punkt ermittelt werden
können, für den bei einer bestimmten Batterietemperatur
eine bestimmte Batteriespannung gemessen wurde.
Fig. 3 zeigt ebenfalls eine Schar von Ladezustandskurven,
bei der längs der Abszisse der Ladezustand in Prozent und
längs der Ordinate die Batteriespannung in V angegeben
sind. Die in Fig. 3 für verschiedene Batterietemperaturen
dargestellten Ladezustandskurven gelten für eine
Standard-Starterbatterie, die für die Dauer von 10
Sekunden mit dem Kälteprüfstrom entladen wird, wobei der
prozentuale Ladezustand, bezogen auf die Nennkapazität des
geprüften Batterietyps bei 27°C angegeben ist. Den Kurven
gemäß Fig. 3 läßt sich bei bekanntem, relativem Lade
zustand und bekannter Batterietemperatur - diese Werte
werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren am Ende des
zweiten Entladeschrittes ermittelt - die nach der Ent
ladung mit dem Kälteprüfstrom für die Dauer von 10
Sekunden zu erwartende Entladeschlußspannung entnehmen.
Beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
die zu erwartende Entladeschlußspannung, ausgehend vom
zuvor ermittelten Ladezustand, aufgrund der in den
Speichereinrichtungen gespeicherten Kurvendaten ermittelt,
wobei im Prinzip ebenso vorgegangen wird wie bei der
anhand von Fig. 2 erläuterten Ermittlung des relativen
Ladezustands. Für die Kurvenscharen gemäß Fig. 2 und 3
gilt dabei, daß die einzelnen Kurven von unten nach oben
jeweils für eine höhere Batterietemperatur gelten.
Eine Startfähigkeitsverlustkurve verknüpft nun die
Spannungsdifferenz, die sich zwischen der am Ende des
dritten Entladeschrittes gemessenen Entladeschlußspannung
und der anhand der Kurven gemäß Fig. 3 in der vorstehend
beschriebenen Weise ermittelten zu erwartenden Entlade
schlußspannung ergibt, mit dem relativen Verlust an Start
fähigkeit in Prozent. Der aus der Startfähigkeits
verlustkurve bestimmte relative Verlust der Startfähigkeit
bezieht sich dabei auf eine neuwertige
Batterie, die den gleichen Ladezustand hat, der für die
geprüfte Batterie am Ende des zweiten Ladeschrittes
ermittelt wurde. Auch der relative Startfähigkeitsverlust
aufgrund von Ladezustand und Alter gegenüber einer voll
geladenen neuen Batterie kann ermittelt werden. Im übrigen
erfolgt die Verknüpfung der Meßdaten mit den gepeicherten
Daten der Startfähigkeitsverlustkurve wieder in ent
sprechender Weise wie im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert.
Nachdem vorstehend das Prinzip einer Batterieprüfung nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren ausführlich erläutert
wurde, soll nachstehend anhand des Blockschaltbildes gemäß
Fig. 4 näher auf die technische Realisierung eines Prüf
geräts zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
eingegangen werden.
Im einzelnen zeigt Fig. 4 ein vereinfachtes schematisches
Blockschaltbild eines Batterieprüfgeräts gemäß der Er
findung einschließlich einer die zu prüfende Batterie mit
dem eigentlichen Prüfgerät verbindenden Batterieklemmen
und der der Ermittlung der Batterietemperatur dienenden
Temperaturmeßeinrichtungen.
Das in Fig. 4 gezeigte Batterieprüfgerät umfaßt als
zentrale Baugruppe einen Rechner 10, beispielsweise einen
Mikrocontroller des Typs SAB 80 535 der Firma Siemens (mit
separatem Halbleiterspeicher). Ein derartiger Rechner bzw.
Mikrocontroller umfaßt von Hause aus die für die Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen
Rechen-, Speicher- und Vergleichseinrichtungen sowie
Steuereinrichtungen, mit deren Hilfe ein automatischer
Ablauf des Prüfverfahrens bzw., genauer gesagt, eine auto
matische Steuerung des Ablaufs der einzelnen Schritte des
erfindungsgemäßen Prüfverfahrens, durchgeführt werden
kann. In den Speichereinrichtungen des Rechners 10, insbe
sondere einem oder mehreren Festwertspeichern in Form
geeigneter Halbleiterspeicher, sind die für die Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen
Daten gespeichert, nämlich die Daten der Kurvenschar gemäß
Fig. 2, die Daten der Kurvenschar gemäß Fig. 3, die Daten
der Startfähigkeitsverlustkurve sowie vorzugsweise
zusätzliche Daten, wie z. B. die Daten von Kompensations
kurven für die Temperaturmessung, die Daten ein oder
mehrerer Steuerprogramme und die Daten gerätespezifischer
Eichtabellen.
Der Rechner 10 ist mit einer zu den Spannungsmeßein
richtungen gehörenden Meßeinheit 12 verbunden, die ihrer
seits mit einem Temperaturfühler 14 verbunden ist. Weiter
hin sind mit dem Rechner 10 eine Spannungsversorgungs
einheit 16, ein Signalgeber 18, eine Schreibeinheit 20,
eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 22, ein Lüfter 24 und, als
Bestandteil der Entladestromeinstelleinrichtungen, eine
Hochstrom-Lasteinheit 26 verbunden. Von den genannten Bau
gruppen bzw. Einheiten sind die Meßeinheit 12, die
Spannungsversorgungseinheit 16 und die Hochstrom-Last
einheit 26 über Batterieklemmen 28 mit dem positiven Pol P
bzw. dem negativen Pol N einer zu prüfenden Batterie
(nicht gezeigt) verbunden. Ferner ist der Temperaturfühler
14 in nachstehend noch näher zu beschreibender Weise an
einer der Batteriewände der zu prüfenden Batterie angeord
net.
Ehe nachstehend näher auf die Funktion des Batterieprüf
geräts gemäß Fig. 4 eingegangen wird, sollen zuvor anhand
von Fig. 5 und 6 der Zeichnungen noch bevorzugte Aus
führungsformen eines Temperaturfühlers und einer Batterie
klemme für ein erfindungsgemäßes Batterieprüfgerät näher
erläutert werden.
Im einzelnen zeigt Fig. 5 mit ihren Teilfiguren 5a bis 5c
einen Temperaturfühler 14 mit einem Meßkopf 30, welcher
über eine Gelenkverbindung 32 an einem bügelförmigen
Träger 34 angelenkt ist. Der Träger 34 besitzt eine Spitze
36, mit der er im Gebrauch auf die Oberseite einer zu
prüfenden Batterie 38 aufgesetzt wird, deren Umriß durch
eine gestrichelte Linie c angedeutet ist. Durch die
gelenkige Anbringung des Meßkopfes 30 am Träger 34 ist es
möglich, daß sich der Meßkopf 30 bei der beschriebenen
Ausgestaltung des Temperaturfühlers mit seiner aktiven
Fläche A jeweils genau an die Außenfläche der benachbarten
Batteriewand anlegt. Da der Schwerpunkt des Meßfühlers
seitlich gegenüber dem Abstützpunkt versetzt ist, an dem
die Spitze 36 des Trägers 34 an der Oberseite der Batterie
38 anliegt, ist dabei im Bereich des Meßkopfes 30 stets
eine Kraftkomponente vorhanden, die das Anliegen der
aktiven Fläche A an der Außenfläche der Batteriewand
erzwingt. Die Kraft, mit der die aktive Fläche A des Meß
kopfes 30 an der Batteriewand anliegt, kann dabei in vor
teilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch erhöht
werden, daß im senkrechten Teil des Trägers 34, angrenzend
an den Meßkopf 30, ein Gewicht 40 angeordnet wird, wie
dies besonders aus Fig. 5b deutlich wird. Der Träger 34
des Meßfühlers 14 ist vorzugsweise als Kunststofformteil
ausgebildet und auf seiner von dem Meßkopf 30 abgewandten
Rückseite mit Ansätzen 42 zum Aufwickeln einer Signal
leitung (nicht gezeigt) versehen.
Wie aus dem Teilquerschnitt gemäß Fig. 5c deutlich wird,
ist an der aktiven Fläche A des Meßkopfes 30 eine Platte
50 vorgesehen, die möglichst dünn und leicht sein soll und
beispielsweise aus Aluminiumblech bestehen kann. Besonders
bevorzugt wird jedoch eine dünne Edelstahlplatte 50, da
diese von der Batteriesäure nicht angegriffen wird. Ein
Distanzring 44, welcher die Platte 50 auf ihrem äußeren
Umfang umgibt, sorgt für den richtigen Abstand zwischen
Batteriewand und Platte 50 und schließt ein definiertes
Luftvolumen ein. An der Rückseite der Platte 50 ist in
einem geschlossenen Gehäuse ein erster Sensor 46, insbe
sondere in Form eines NTC-Widerstandes angeordnet. Ein
zweiter Sensor 48, welcher vorzugsweise ebenfalls als
NTC-Widerstand ausgebildet ist, liegt in einer nach außen
offenen Vertiefung des Meßkopfgehäuses und wird von der
Umgebungsluft umströmt. Von den beiden Sensoren 46, 48
führt eine Signalleitung zu der Meßeinheit 12.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer
Batterieklemme zur Verwendung in Verbindung mit dem
Batterieprüfgerät gemäß Fig. 4. Die Batterieklemme 28
umfaßt eine in üblicher Weise mit einer isolierenden
Ummantelung versehene Zange 52, die im Gebrauch einerseits
auf dem zugehörigen Batteriepol P bzw. N festgeklemmt ist
und andererseits über ein Kabel 54 an das Batterieprüf
gerät gemäß Fig. 4 angeschlossen ist. Die Besonderheit der
erfindungsgemäßen Batterieklemme gemäß Fig. 6 besteht
darin, daß im Bereich des Zangenmauls zwei elektrisch
vollkommen voneinander getrennte Kontaktstücke 56, 58 vor
gesehen sind, die auf gegenüberliegenden Seiten des
Zangenmauls angeordnet sind. Ferner ist das Kabel 54 als
dreiadriges Kabel ausgeführt.
Beim Ausführungsbeispiel ist das eine Kontaktstück 26 mit
zwei Adern 54a, 54b des Kabels verbunden, die einen
relativ geringen Querschnitt von beispielsweise 1,5 mm2
besitzen. Ein dritter Leiter 54c des Kabels 54, welcher
einen großen Querschnitt von beispielsweise 35 mm2 ist mit
dem anderen Kontaktstück 58 verbunden. Der Zweck der
Trennung der Kontaktstücke 56 und 58 und der Verwendung
dreier separater und gegeneinander isolierter Adern bzw.
Leitungen 54a bis 54c des Kabels 54 besteht darin, eine
Beeinflussung der gemessenen Batteriespannung durch den
Laststrom über die Ader 54c und den Versorgungsstrom für
das Batterieprüfgerät, welcher über die Ader 54b fließt,
zu vermeiden, so daß die gemessene Batteriespannung über
die Ader 54a mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann.
Wie aus Fig. 4 deutlich wird, sind die für den Laststrom
vorgesehenen dicken Adern 54c der beiden Batterieklemmen
28 jeweils direkt mit der Hochstrom-Lasteinheit 26 ver
bunden. Die Adern 54b führen von den beiden Batteriepolen
P und N zu der Spannungsversorgungseinheit 16. Die Adern
54a beider Batterieklemmen 28 sind schließlich direkt mit
der Meßeinheit 12 verbunden.
Bei der Durchführung einer Batterieprüfung mit dem
Batterieprüfgerät gemäß Fig. 4 werden zunächst die
Batterieklemmen 28 bzw. deren Zangen 52 an den beiden
Batteriepolen P und N angebracht. Ferner wird der
Temperaturfühler 14 in der anhand von Fig. 5 erläuterten
Weise derart an der zu prüfenden Batterie angebracht, daß
der Meßkopf an der Außenfläche einer Batteriewand anliegt.
Nachdem diese Vorbereitungen abgeschlossen sind, können an
der Eingabeeinheit 22 über die dort vorgesehene Tastatur
die Angaben über die Nennkapazität und den Batterietyp der
zu prüfenden Batterie eingegeben werden. Anschließend wird
- vorzugsweise beim Einlegen einer Karte für die eingangs
erwähnte Vorrichtung zum Aufzeichnen von Schreibspuren -
ein Startbefehl eingegeben. Unter Steuerung durch den
Rechner 10 laufen nunmehr die einzelnen Schritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens nacheinander automatisch ab.
Dabei wird die an den Batterieklemmen P und N über die
Leitungen 54a abgegriffene Spannung ständig der Meßeinheit
zugeführt, welche außerdem kontinuierlich ein Ausgangs
signal des Temperaturfühlers empfängt. Von der Meßeinheit
werden die eingangsseitigen Signalspannungen in geeigneter
Weise aufbereitet und als normierte Spannungen, bei
anderen Prozessoren gegebenenfalls in Form digitalisierter
Signale, zu dem Rechner 10 übertragen. Die einzelnen Meß
ergebnisse werden, soweit erforderlich, in den Speicher
einrichtungen zwischengespeichert, ehe sie an der Ausgabe
einheit 20 in geeigneter Form ausgegeben werden. Dabei ist
die kontinuierliche Messung der Batteriespannung während
der Phasen 2 und 3 des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens
besonders wichtig, da anhand der gemessenen Batterie
spannung die Widerstandskombinationen der Hochstrom-Last
einheit 26 in geeigneter Weise zusammengestellt werden
müssen, um die Entladeströme für die Dauer der jeweiligen
Prüfungsphasen genau konstant zu halten. Am Ende eines
Prüfzyklus werden die ermittelten Daten über die Ausgabe
einheit 20 ausgegeben. Während des Prüfzyklus dient der
Signalgeber 18 dazu, aufgetretene Fehler durch Pfeiftöne
und/oder Blinksignale zu signalisieren. Ferner zeigt der
Signalgeber das Arbeiten des Batterieprüfgeräts und ggf.
das Ende eines Prüfzyklus an. Der Lüfter 24 des erfin
dungsgemäßen Prüfgeräts wird ebenfalls durch den Rechner
10 gesteuert, um speziell während der Hochstromentlade
phasen für eine ausreichende Kühlung der Hochstrom-Last
einheit 26 zu sorgen. Dabei wird der Lüfter 24 während der
Meßphasen mit einem exakt vorgegebenen, konstanten Strom
gespeist, wobei dieser Strom bei der Ermittlung des
Ladezustands und des
Startfähigkeitsverlustes mitberücksichtigt wird. Die
Spannungsversorgungseinheit 16 sorgt während des Betriebes
des Batterieprüfgeräts für die Speisung der einzelnen Bau
gruppen mit vorgegebenen, stabilisierten Speisespannungen
und liefert ggf. erforderliche Referenzspannungen, wobei
die Spannungsversorgungseinheit 16 vorzugsweise mit einem
Verpolungsschutz ausgestattet ist, damit eine Verpolung
der Anschlüsse des Batterieprüfgeräts bezüglich der
Batteriepole keine nachteiligen Folgen hat.
Während vorstehend davon ausgegangen wurde, daß in Ab
hängigkeit von der gemessenen Batteriespannung immer neue
Kombinationen von Festwiderständen zusammengeschaltet
werden, um den richtigen Widerstandswert für das Konstant
halten des Entladestroms zu erreichen, besteht in Ausge
staltung der Erfindung ferner die Möglichkeit, ein Wider
standsnetzwerk aus mehreren parallelen Zweigen mit jeweils
einem Festwiderstand und einem regelbaren Widerstand zu
verwenden, so daß mit jedem dieser Zweige jeweils ein
gewisser Widerstandsbereich überdeckt werden kann.
Claims (28)
1. Verfahren zum Bestimmen des Zustands einer Blei
batterie, insbesondere einer Starterbatterie, bei dem
die Batterie für die Dauer eines begrenzten Zeitinter
valls mit einem Entladestrom entladen wird und bei dem
die Entladeschlußspannung am Ende dieses Zeitinter
valls zur Bestimmung des Ladezustands der Batterie
gemessen wird,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- a) in einem ersten Entladeschritt wird die Batterie für die Dauer einiger Sekunden zum Ausgleich des sogenannten Spannungssackes mit einem hohen ersten Entladestrom entladen;
- b) in einem zweiten Entladeschritt wird die Batterie anschließend für die Dauer einiger Minuten mit einem vorgegebenen, relativ niedrigen, konstanten, zweiten Entladestrom entladen;
- c) nach dem zweiten Entladeschritt werden die Batterietemperatur und die Batteriespannung mit Hilfe von Temperatur- bzw. Spannungsmeßein richtungen gemessen;
- d) in Abhängigkeit von der gemessenen Batterietempe ratur und der gemessenen Batteriespannung wird anhand von in Speichereinrichtungen gespeicherten Daten einer für den zu prüfenden Batterietyp geltenden Ladezustandskurvenschar der relative Ladezustand der zu prüfenden Batterie, bezogen auf eine voll aufgeladene Batterie dieses Typs, er mittelt;
- e) in einem dritten Entladeschritt wird die Batterie für die Dauer eines Zeitintervalls von einigen Sekunden mit einem genau vorgegebenen hohen, kon stanten, dritten Entladestrom entladen;
- f) die bei dem dritten Entladeschritt erreichte Ent ladeschlußspannung wird mit Hilfe der Spannungsmeß einrichtungen gemessen;
- g) mit Hilfe von Vergleichseinrichtungen wird die Spannungsdifferenz zwischen dem Wert der gemessenen Entladeschlußspannung und einem Spannungswert ermittelt, welcher gemäß den in den Speicherein richtungen abgelegten Daten einer Ladezustands kurvenschar für eine neuwertige Batterie, ausgehend von dem am Ende des zweiten Entladeschrittes ermit telten Ladezustand, bei der am Ende des zweiten Entladeschrittes ermittelten Temperatur und bei einer Entladung mit dem genau vorgegebenen hohen, konstanten dritten Entladestrom gelten würde; und
- h) aufgrund der ermittelten Spannungsdifferenz wird anhand der in den Speichereinrichtungen gespeicher ten Daten einer dem Verlust der Startfähigkeit des zu prüfenden Batterietyps zugeordneten Kurve der dem Ladezustand entsprechende relative Verlust der Startfähigkeit, bezogen auf eine neuwertige Batterie gleichen Ladezustands, ermittelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
für den hohen vorgegebenen dritten Entladestrom ein
Bruchteil des Kälteprüfstroms, insbesondere der halbe
Kälteprüfstrom, gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
für den niedrigen zweiten Entladestrom im zweiten Ent
ladeschritt ein der Nennkapazität der Batterie zuge
ordneter Entladenennstrom, insbesondere der 20stündige
Entladenennstrom, gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß für den ersten Entladeschritt ein
Zeitintervall bis zu etwa 10 Sekunden, vorzugsweise
von 2 bis 5 Sekunden, vorgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß für den zweiten Entladeschritt ein
Zeitintervall bis zu 30 Minuten, vorzugsweise von 3
bis 10 Minuten, vorgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß für den dritten Entladeschritt ein
Zeitintervall bis zu etwa 20 Sekunden, vorzugsweise
von etwa 5 Sekunden, vorgegeben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Festwertspeicher die Lade
zustandskurvenscharen und die Startfähigkeits
verlustkurven mehrerer Batterietypen gespeichert
werden und die Information über den zu prüfenden
Batterietyp durch Eingabe der Werte für die
Nennkapazität und den Kälteprüfstrom des zu prüfenden
Batterietyps mittels einer Eingabevorrichtung in eine
mit dem Festwertspeicher zusammenwirkende Speicherein
richtung vor der Durchführung der Messungen eingegeben
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die einzelnen Verfahrensschritte
ggf. nach Eingabe der Informationen über den zu
prüfenden Batterietyp in Abhängigkeit von einem Start
signal mittels Steuerungseinrichtungen automatisch
durchgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperaturmessung mit Hilfe
der Temperaturmeßeinrichtungen in der Weise durchge
führt wird, daß in Abhängigkeit von einem durch die
Umgebungstemperatur beeinflußten Meßwert für die
Temperatur und einem allein von der Umgebungs
temperatur abhängigen Meßwert bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bestimmung der wahren Batterietemperatur mit Hilfe
von in einer Speichereinrichtung gespeicherten
Temperaturkompensationskurven angenähert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entladeströme zumindest
während des zweiten und dritten Entladeschrittes mit
Hilfe von Entladeeinrichtungen konstant gehalten
werden, welche Festwiderstände mit in definierter
Weise gestaffelten Widerstandswerten umfassen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß Toleranzen der Festwiderstände mit Hilfe von in
einem Speicher gespeicherten Eichtabellen kompensiert
werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Batterie während des ersten
Entladungsschrittes eine Mindestladungsmenge entnommen
wird, die etwa gleich der bei der Entladung der
Batterie mit dem zwanzigstündigen Entladestrom inner
halb von 5 Minuten entnommenen Ladungsmenge ist.
14. Batterieprüfgerät zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch
folgende Elemente:
Spannungsmeßeinrichtungen, Temperaturmeßeinrichtungen,
Speichereinrichtungen, in denen die temperaturab
hängigen Ladezustandskurven für einen vorgegebenen,
relativ niedrigen Entladestrom und einen vorgegebenen
hohen Entladestrom sowie die Daten einer dem Verlust
der Startfähigkeit zugeordneten Startfähigkeits
verlustkurve für mindestens einen Batterietyp
gespeichert sind, Vergleichseinrichtungen zum Ver
gleichen einer gemessenen Batteriespannung mit den in
den Speichereinrichtungen abgelegten Daten der Ladezu
standskurven und zum Bestimmen der Differenz zwischen
dem Wert der gemessenen Entladeschlußspannung und
einem Spannungswert, welcher gemäß den in den
Speichereinrichtungen abgelegten Daten einer Ladezu
standskurvenschar für eine neuwertige Batterie, aus
gehend von dem am Ende des zweiten Entladeschrittes
ermittelten Ladezustand, bei der am Ende des zweiten
Entladeschrittes ermittelten Temperatur und bei einer
Entladung mit dem genau vorgegebenen hohen, konstanten
dritten Entladestrom gelten würde, und Auswerteein
richtungen zum Auswerten der gemessenen Differenz
anhand der Startfähigkeitsverlustkurve sowie Entlade
einrichtungen zum Entladen der Batterie für vorge
gebene Zeitintervalle und mit vorgegebener konstanter
Entladestromstärke und Ausgabeeinrichtungen zur Aus
gabe von Informationen über den Ladezustand und den
Startfähigkeitsverlust der geprüften Batterie.
15. Batterieprüfgerät nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß Steuereinrichtungen vorgesehen sind,
durch die die Elemente des Prüfgeräts nach Eingabe
eines Startsignals automatisch zur Durch- führung der
einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
steuerbar sind.
16. Batterieprüfgerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtungen
einen Temperaturfühler mit einem an eine Außenfläche
einer Batteriewand anlegbaren Meßkopf aufweisen, in
dem zwei Temperatursensoren vorgesehen sind, daß der
eine dieser Temperatursensoren an einer relativ
großen, aber leichten Metallplatte angebracht ist,
deren Vorderseite der Batteriewand mit geringem, vor
gegebenem Abstand gegenüberliegt, daß der andere
Temperatursensor derart angeordnet ist, daß er von der
Umgebungsluft umströmt wird und die Raumtemperatur
mißt und daß die Batterietemperatur mittels Ver
gleichseinrichtungen in Abhängigkeit von den Ausgangs
signalen der beiden Temperatursensoren und in Ab
hängigkeit von in den Speichereinrichtungen ge
speicherten Meßkurven ermittelt wird.
17. Batterieprüfgerät nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens einer der Temperatursensoren
einen NTC-Widerstand umfaßt.
18. Batterieprüfgerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der Meßkopf auf der Außenseite der
Metallplatte einen Distanzring aufweist, mit dessen
Hilfe im Betrieb zwischen der Außenseite der Metall
platte und der Außenfläche der ihr gegenüberliegenden
Batteriewand für den Meßvorgang ein definiertes, abge
schlossenes Luftvolumen vorgebbar ist.
19. Batterieprüfgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte aus rost
freiem Stahl hergestellt ist.
20. Batterieprüfgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf im Bereich des
unteren Endes eines bügelförmigen Trägers angelenkt
ist, dessen freies, vom Meßkopf abgewandtes Ende im
Betrieb an der Oberseite der zu prüfenden Batterie
abgestützt ist.
21. Batterieprüfgerät nach Anspruch 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Träger angrenzend an den Meßkopf ein
erhöhtes Gewicht aufweist.
22. Batterieprüfgerät nach Anspruch 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Träger als Kunststofformteil mit
einem an dem Meßkopf angeordneten Gewicht ausgebildet
ist.
23. Batterieprüfgerät nach Anspruch 16 und 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der an der Metallplatte vorge
sehene Widerstand als aus einem Material mit negativem
Temperaturkoeffizienten bestehende Perle ausgebildet
und insbesondere direkt in eine Öffnung der Metall
platte eingesetzt ist.
24. Batterieprüfgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß die zu prüfende Batterie
mit dem Batterieprüfgerät über ein Anschlußkabel mit
einer Batterieklemme verbindbar ist, welche auf der
einen Seite des Zangenmauls ein erstes Kontaktelement
aufweist, welches mit einem für einen hohen Entlade
strom ausgelegten Stromleiter des Anschlußkabels ver
bunden ist und welche auf der gegenüberliegenden Seite
des Zangenmauls mindestens ein weiteres Kontaktelement
aufweist, welches mit zwei weiteren Leitern des An
schlußkabels verbunden ist, die mit einem Speise
spannungsanschluß bzw. einem Batteriespannungs-Meß
anschluß des Batterieprüfgeräts verbunden sind.
25. Batterieprüfgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß Entladestromein
stelleinrichtungen vorgesehen sind, welche ein Wider
standsnetzwerk umfassen, das aus mehreren, nach Art
einer Widerstandsdekade ausgewählten Festwiderständen
aufgebaut ist.
26. Batterieprüfgerät nach Anspruch 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Abstufung der Widerstandswerte
der Festwiderstände ein Verhältnis von 1 : 2 für
jeweils zwei benachbarte Widerstandswerte vorgesehen
ist.
27. Batterieprüfgerät nach Anspruch 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Abstufung der Widerstandswerte
der Festwiderstände die Normalabstufung vorgesehen ist.
28. Batterieprüfgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß Entladestromein
stelleinrichtungen vorgesehen sind, die mehrere
parallele Zweige mit jeweils einem Festwiderstand und
einem veränderlichen Widerstand umfassen.
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