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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Diagnose des
Korrosionszustandes einer Batterie, insbesondere einer Kraftfahrzeugbatterie.
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Vom
bisherigen Stand der Technik sind eine gewisse Anzahl von Verfahren
zur Abschätzung
des Ladezustandes einer Batterie bekannt.
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Bei
einigen Verfahren misst man herkömmlicherweise
eine einer Stromstärkenänderung
entsprechende Spannungsänderung
an den Polen der Batterie für
eine gegebene Temperatur, und man entnimmt dieser Messung ein Bild
des Innenwiderstandes der Batterie. Sodann vergleicht man dieses
Bild mit einer vorher erstellten Datenbank, und man entnimmt diesem
Vergleich den Ladezustand der Batterie.
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In
dem Dokument FR-2241148 umfasst ein System eine Ausnehmung, die
sich in der Elektrode in der Batterie befindet. Die Ausnehmung ist
mit farbigem Pulver gefüllt,
welches in das Elektrolyt der Batterie abgegeben wird, wenn die
Elektrode korrodiert ist. Die Färbung
des Elektrolyts zeigt an, dass es an der Zeit ist, die Batterie
zu wechseln. Einer der Nachteile des Systems ist, dass es notwendig
ist, wenigstens eine der Elektroden der Batterie zu modifizieren,
und dass es notwendig ist, einen Indikationsfarbstoff vorzusehen.
Ebenso kann die Hinzufügung eines
Indikationsfarbstoffes ein Nachteil für die Wiederverwertung der
Batterie sein.
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Auch
wenn diese Verfahren im Allgemeinen ausreichend effizient sind,
erlauben sie es nicht, auf zuverlässige Weise eine sehr häufige Ursache
des Versagens von Batterien zu diagnostizieren, d.h. die Korrosion
bestimmter Elektroden wegen des Elektrolyts (im Allgemeinen Schwefelsäure).
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Dies
trifft insbesondere dann zu, wenn eine Batterie fast vollständig geladen
ist, da dann ihr Innenwiderstand im Wesentlichen unabhängig vom Korrosionsgrad
der Elektroden ist.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, verbesserte Mittel zur Verfügung zu
stellen, um auf zuverlässige
Weise den Korrosionsgrad der Elektroden einer Batterie zu diagnostizieren.
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Das
Ziel der Erfindung wird mit einer Vorrichtung zur Diagnose des Korrosionszustandes
einer Batterie erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die
mechanischen Mittel ein Element umfassen, welches mittels elastischer
Mittel zwischen einer ersten zusammengedrückten Ursprungsstellung und
einer zweiten gelösten
Stellung, in welcher das bewegliche Element einen mechanischen Kontakt
mit einem Anzeigeelement herstellt, welches nach außen den
Korrosionsgrad der Batterie angibt, beweglich ist.
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Dank
dieser Merkmale erreicht man eine zuverlässige Angabe über den
Korrosionsgrad bestimmter Elektroden der Batterie, ohne dass es
notwendig wäre,
auf irgendeine Spannungs- oder Stromstärkenmessung an den Polen der
Batterie zurückzugreifen,
und ohne Verwendung von Berechnungsmitteln. Ein anderer Vorteil
der Lösung
besteht darin, dass es nicht erforderlich ist, Elektroden der Batterie
zu modifizieren, und dass die Wiederverwertung der Batterie vereinfacht
wird.
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Gemäß anderer
Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung:
- – wird
das bewegliche Element durch einen Melder in der Erststellung gehalten,
bis der Melder seine Form verändert,
nachdem er den besagten Korrosionsgrad erreicht hat, wobei die Formänderung
darauf angepasst ist, dass das bewegliche Element die zweite gelöste Position
erreicht, wobei der Melder vorzugsweise seine Form ändert, indem
er zerbricht;
- – umfasst
das bewegliche Element einen Kolben und die elastischen Mittel umfassen
eine Feder, wobei beide in einer Hülse untergebracht sind;
- – umfasst
die Vorrichtung einen selbstständigen Sensor,
der in der Batterie unabhängig
von den Elektroden der Batterie montiert ist;
- – trägt das bewegliche
Element ein farbiges Plättchen
und umfasst das Anzeigeelement ein durchsichtiges Element, dessen
eines Ende jeweils vom farbigen Plättchen entfernt ist oder mit
diesem in Berührung
steht, je nach dem ob sich der Kolben in der zusammengedrückten oder
der gelösten
Stellung befindet, und dessen anderes Ende aus der Batterie herausmündet;
- – ist
das Meldeglied aus einer metallischen Legierung gebildet.
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Gemäß anderer
Merkmale dieser Batterie:
- – ist sie mit einer Vorrichtung
gemäß einem
der vorhergehenden Ansprüche
ausgerüstet,
um den Korrosionsgrad von Teilen bestimmter der Elektroden zu diagnostizieren;
- – sind
die bestimmten Elektroden Anoden;
- – sind
die Elektrodenteile Metallgitter der Anoden.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines veranschaulichten und nicht-beschränkenden
Beispiels mit Bezügen
auf die angefügten
Figuren beschrieben, in welchen:
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1 eine
Teilschnittansicht einer Batterie ist, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet ist,
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2 eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist, wenn diese sich in einer ersten Stellung befindet, welche einem
Korrosionsgrad bestimmter Elektroden entspricht, der geringer als ein
vorbestimmter Grenzwert ist, und
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3 eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist, wenn sie sich in einer zweiten Stellung befindet, die einem
Korrosionsgrad bestimmter Elektroden entspricht, welcher höher als
ein vorbestimmter Grenzwert ist.
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Im
Folgenden und mit Bezug auf die Figuren wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
in dem besonderen Fall beschrieben, in welchem sie auf einer Batterie
insbe sondere eines Kraftfahrzeuges installiert ist, es versteht
sich aber von selbst, dass eine derartige Vorrichtung auf mehreren
Akkumulatortypen installiert werden könnte.
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Es
wird nun auf 1 Bezug genommen, in welcher
eine Batterie 1 mit einem in einem Elektrolyt 5 getauchten
Elektrodenbündel 3 dargestellt
ist. Das Elektrodenbündel 3 umfasst
negative Elektroden (oder auch Kathoden) und positive Elektroden
(oder auch Anoden), die auf abwechselnde Weise in Sandwichbauart
angeordnet sind.
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Die
Kathoden können
aus Bleiplatten gebildet sein und die Anoden können aus Metallgittern gebildet
sein, die ein Bleiperoxyd tragen. Die Kathoden und die Anoden sind
in Serie jeweils an einen Minuspol (nicht dargestellt) und einen
Pluspol 7 angeschlossen, die auf der Oberseite der Batterie 1 befestigt
sind.
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Das
Elektrolyt 5 kann aus leicht verdünnter Schwefelsäure bestehen.
Die chemische Gleichung, welche dann die Entladung dieses so genannten „Blei"-Batterietyps angibt, ist: Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2SO4Pb + 2H2O.
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Wie
es anhand der 2 ersichtlich ist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 9 auf
der Oberseite der Batterie 1 befestigt und ist fortwährend in
demjenigen Teil des Elektrolyts 5 eingetaucht, der sich oberhalb
des Elektrodenbündels 3 befindet.
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Für weitere
Details dieser Vorrichtung wird nun Bezug auf die 2 genommen,
in welcher diese Vorrichtung in einer ersten Stellung dargestellt
ist. Diese Vorrichtung umfasst eine Hülse 11, in deren Inneres
gleitbar ein bewegliches Element in Form eines Kolbens 13 montiert
ist. Dieser Kolben umfasst einen Kopf 15, der mit einem
farbigen Plättchen 17 bedeckt ist,
sowie einen Schaft 19.
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Ein
Stift 21 ist am Boden der Hülse 11 befestigt,
und ein elastisches Element in der Form einer Feder 22,
welche auf dem Stift 21 und dem Schaft 19 zentriert
ist, neigt dazu, den Schaft 13 vom Boden der Hülse 11 zu
entfernen.
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Ein
Meldeglied 23 verbindet den Schaft 19 des Kolbens 13 mit
dem Stift 21, entgegen des durch die Feder 22 ausgeübten Druckes.
Dieses Meldeglied 23, welches die Form eines zylindrischen
Stiftes haben kann, ist aus einer Legierung gebildet, so dass dessen
Korrosionsgrad repräsentativ
für den
Korrosionsgrad der Anodengitter der Batterie ist.
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Dieses
Meldeglied 23 ist im Übrigen
kalibriert, d.h. hat derartige Ausmaße, um der von der Feder 22 ausgeübten Kraft
nachzugeben, wenn dessen Korrosionsgrad einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet,
welcher einem Korrosionsgrad der Anodengitter der Batterie 1 entspricht, über welchem man
davon ausgeht, dass die Batterie ausgetauscht werden muss. Bei der
veranschaulichten nicht-beschränkenden
Ausführungsform
wird diese Formänderung
des Melders 23 durch einen Bruch des Melders 23 erreicht.
Andere äquivalente
Arten sind nicht ausgeschlossen, wie beispielsweise eine Dehnung des
Melders 23.
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Über der
Hülse 11 befindet
sich ein Anzeigeelement 25, welches aus einem durchsichtigen
Material, wie beispielsweise Plastik, gebildet ist. Das Ende 27 dieses
Elementes, welches sich über
dem Kolben 13 befindet, ist vorzugsweise abgeschrägt, wie
es dargestellt ist. Das andere Ende 29 des Elementes 25 ist
flach und wird mit dem oberen Abschnitt 31 der Batterie 1 mittels
eines Kragens 33 zusammengehalten. Die abgeschrägte Version überträgt das Signal des
mit dem Anzeigeelement 25 in mechanischer Berührung befindlichen
Plättchens
auf eine Weise, die für
den Nutzer besser sichtbar ist.
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Es
wird nun Bezug auf 3 genommen, in welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer zweiten Stellung dargestellt ist. In dieser zweiten Stellung
hat das Meldeorgan 23 nachgegeben, so dass der Kolben 13,
in dem er durch die Fe der 22 gedrückt wird, sich in mechanischem
Kontakt gegen das Ende 27 des Elementes 25 befindet.
Die Funktionsweise und die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergeben sich eindeutig aus der vorhergehenden Beschreibung.
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Solange
sich die Vorrichtung 9 in der in der 2 dargestellten
ersten Stellung befindet, d.h. in einer komprimierten Ursprungsposition,
ist das Plättchen 17 vom
Ende 27 des Elementes 25 entfernt, und es ist
nicht möglich,
die Farbe dieses Plättchens 17 über das
Ende 29 des Elementes 25 zu erblicken.
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Im
Gegensatz hierzu, wenn sich die Vorrichtung 9 in der zweiten
Stellung befindet, d.h. in einer losgelösten Stellung, die in der 3 dargestellt
ist, kann die Farbe des Plättchens 17 über das
Ende 29 des Elementes 25 erblickt werden.
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Unter
Berücksichtigung
der angemessenen Kalibrierung des Meldeorgans 23 ist es
also ersichtlich, dass, solange man die Farbe des Plättchens 17 über das
Ende des Elementes 25 nicht erblicken kann, dies bedeutet,
dass die Anoden der Batterie 1 einen Korrosionsgrad nicht
erreicht haben, über
welchem man davon ausgeht, dass die Batterie ausgewechselt werden
muss.
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Sobald
man die Farbe des Plättchens 17 über das äußere Ende 29 des
Elements 25 erblickt, muss in Betracht gezogen werden,
die Batterie 1 zu wechseln.
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Entsprechend
der Tatsache, dass das Meldeorgan 23 streng denselben Bedingungen
wie die metallischen Gitter der Anoden der Batterie 1 unterworfen
wird, ebenso was den Kontakt mit dem Elektrolyt 5 betrifft,
wie auch was die Temperatur betrifft (welche erhöht sein kann, wenn die Batterie
in der Nähe
eines Motors angeordnet ist), kann man davon ausgehen, dass der
Korrosionsgrad dieses Meldeglieds 23 ein zuverlässiges Bild
vom Korrosionsgrad der Anoden der Batterie 1 abgibt, und
folglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine zufrieden stellende Zuverlässigkeit
bietet.
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Wie
es sich im Lichte des Vorhergehenden ergibt, erfordert die erfindungsgemäße Vorrichtung keinerlei
Spannungs- oder Strommessungen an den Polen der Batterie, und verwendet
kein komplexes Mittel, wie einen elektronischen Rechner. Zudem zwingt
die Vorrichtung den Fachmann nicht dazu, die Elektroden der Batterie
zu modifizieren, und sie kann z.B. als autonomes Element geliefert
werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist also einfach und kostengünstig,
was die Erwägung
erlaubt, sie in Serie auf den Batterien zu montieren, ohne dass
es erforderlich wäre,
den Preis der Letzteren in signifikanter Weise zu erhöhen. Im Übrigen dient
die Vorrichtung dem Umweltschutz, in dem sie keinen Einfluss auf
das Recyclingniveau der Batterie hat.
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Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform
beschränkt,
die als illustrierendes und nicht beschränkendes Beispiel angegeben
wurde.