DE69005672T2

DE69005672T2 - Überwachung einer Batterie.

Info

Publication number: DE69005672T2
Application number: DE69005672T
Authority: DE
Inventors: Peter Robert Stevenson
Original assignee: Yuasa Battery UK Ltd
Current assignee: Yuasa Battery UK Ltd
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2010-03-10
Also published as: GB8905708D0; DE69005672D1; EP0388099B1; EP0388099A3; ATE99807T1; EP0388099A2; US5093624A

Description

Die vorleigende Erfindung betrifft das Überwachen des Ladungszustandes einer elektrischen Speicherbatterie und findet bei Strom-Versorgungs-Managementsystemen Anwendung, bei denen Batterien zumindest als alternative elektrische Stromquellen verwendet werden.
Bisher ist der Ladungszustand bei Blei-Säure-Batterien durch das Messen des spezifischen Gewichts der Füllsäure oder der Batteriespannung ermittelt oder überwacht worden. Jedoch sind solche Techniken bei fest verschlossenen bzw. dichten Blei-Säure-Batterien nicht zufriedenstellend, und zwar Zum Teil, weil Fullsäure nicht zur Analyse extrahiert werden kann, ohne die Batterie zu beschädigen, und zum Teil, weil die Batteriespannung nicht direkt proportional zum Ladungszustand ist.
Es ist ein innärentes Merkmal fest verschlossener Batterien, daß Füllsäure bzw. Elektrolyt in den Batteriezellen nicht zugänglich ist, und die Batteriespannung ist van den Bedingungen abhängig, unter denen die Batterie verwendet wird, beispieisweise der Umgebungstemperatur und ob sie Ladungsstrom unterliegt oder Entladungsstrom liefert.
Von der US-1-3737754 ist eine Vorrichtung zur Überwachung des Ladungszustandes einer elektrischen Batterie durch das Erzeugen eines variablen Frequenzsignals bekannt, das fuur die dielektrische Konstante der Füllsäure repräsentiativ ist.
Das am häufigsten verwendete Verfahren zum Laden von Blei-Säure-Batterien auf kontinuierlicher Basis besteht darin, an die Batteriepole eine fixe Spannung mit einem Wert anzulegen, der es gerade ermöglicht, daß ausreichend Strom in die vollgeladene Batterie fließt, um den Energieverlust durch Selbstentladung der aktiven Batteriematerialien auszugleichen. Im Fall fest verschlossener Blei-Säure-Batterien kann das zumindest dann zur Erzeugung übermäßiger Wärme führen, wenn die Umgebungstemperatur hoch genug ist, um bei der gewählten Ladungsspannung eine rasche Sauerstofferzeugungsgeschwindigkeit innerhalb der Batterie in Gang zu setzen. Das kann zur Beschädigung des Batteriegehäuses, Wasserverlust aus der Batterie und Korrosion von Gittermaterial führen.
Dieses Problem ist besonders' ausgeprägt, wenn Sauerstoffrekombinationsbatterien zum Zweck des Startens, Beleuchtens und Zündens in Verbindung mit Kraftfahrzeugen verwendet werden. Kraftfahrzeugladesysteme müssen unter Umgebungstedingungen arbeiten, die von den in der Arktis herrschenden zu den in den Tropen herrschenden reichen. Darüberhinaus liegen in Zentralbereichen großer kontinentaler Landmassen die Temperaturschwankungen innerhalb eines Jahres oft über 50ºC, und weiters können die Betriebstemperaturen innerhalb des Motorraums größer als 100ºC sein. Diese Faktoren machen es unmöglich, einen einzigen universell anwendbaren Wert für die Ladungsspannung zu wählen, und diese Situation wird durch unterschiedliche Merkmale unterschiedlicher Batteriekonstruxtionen, ja sogar individuelle Variationen bei Batterien des gleichen Grundtyps verstärkt.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, für Batterieladungsüberwachung zu sorgen, die es ermöglicht, gegen solche Probleme Abhilfe zu schaffen.
Es sind Schwankungen bei den elektrischen Wirbelströmen, die im aktiven Material der negativen Platte der Batterie induziert werden können, in Abhängigkeit von ihrem Ladungszustand beobachtet worden, die eine Reduktion der Höhe der induzierten elektrischen Wirbelströme bewirken, wenn die Batterie sich ihrem voll geladenen Zustand annähert, und diese kommen hier zur Anwendung.
Gemäß vorliegender Erfindung wird der Ladungszustand der Batterie gemäß den elektrischen Wirbelstromen überwacht, die absichtlich im Material der negativen Platte der betreffenden Batterie induziert werden, wobei zweckmäßig ein von außen angelegtes Magnetfeld mit geeigneter wirksamer Frequenz eingesetzt wird, und zwar typischerweise von einer Induktionsspule, die nahe an der Außenseite des Batteriegehäuses angeordnet ist, obwohl bei der Konstruktion des Batteriegehäuses auch ein(e) spezifische(s) Gehäuseabteil oder Befestigung vorgesehen werden könnte. Bei der Wahl der Betriebsfrequenz der Induktionsspule sollte berückstichtigt werden, daß praktische Sensoren zur Zeit kaum dazu geeignet sind, Werte unter 1 kHz zu detektieren, und das Ausmaß des induzierten elektrischen Feldes zumindest von außerhalb der Batterie kaum für Frequenzen über 10 MHz ausreicht. Bei geringeren Frequenzen könnten die Spule und die zugeordneten kapazitiven Bestandteile und auch die erforderliche Stromquelle größer als zweckmäßig sein. Im speziellen üben selbstverständlich auch die Platten- und die Behälterdicke der Batterie einen Einfluß aus.
Im allgemeinen ist die vorliegende Erfindung auf jede Batterie anwendbar, die Material aufweist, das elektrische Wirbelströme in einer Weise aushalten kann, die von Ladungszustand der Batterie abhänt. In der Praxis bedeutet das effektiv negative Platten, die metallene leitfähige Bestandteile aufweisen, wie bei Blei-Säure-Batterien einschließlich der fest abgeschlossenen Sauerstoffregenerationsbatterien. Im speziellen sind jedoch Nickel-Kadmium-Batterien, die im allgemeinen während der Entladung eine flachere Spannungs/Ladungszustand-Charakteristik aufweisen (als Blei- Säure-Batterien), gleichermaßen zur Überwachung des Ladungszustandes unter Verwendung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet.
Aus Tests im Handel erhältlicher induktiver Sensoren, die bei Frequenzen von etwa 50 kHz bis etwa 300 kHz arbeiten, geht hervor, das besonders leicht zu handhabende Ergebnisse erzielt werden, wenn zwischen 50 kHz und 100 kHz gearbeitet wird.
Ein Anfangs- bzw. Ausgangswert, der dem vollen Ladungszustand der Batterie entspricht, kann erzielt werden, indem die maximale Amplitude für ein Stromsignal mit hoher Frequenz gemessen wird, das erzeugt wird, während die Batterie in Dauerladung ist.
Es ist jedoch anzumerken, daß Frequenzeffekte auch eingesetzt werden können, um Wirbelstromeffekte oder eine Kombination aus Amplituden- und Frequenzeffekten zu detektieren.
Bei jedem Batterieladesystem und zumindest in Hinblick darauf, Beschädigung der Batterie durch Wärme zu verhindern, ist eine induktive Vorrichtung nützlich und vorteilhaft, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt oder Teil einer solchen Ausführungsform bildet und in eine Wirbelstrom induzierende Beziehung mit der zu ladenden Batterie gebracht wird.
Bei Systemen mit kontinuierlicher Stromzufuhr, d.h. solchen, die idealerweise niemals Unterbrechung erleiden, in der Folge als "ununterbrechbar" bezeicnnet, wie zum Schaffen einer stabilen Stromquelle aus Batterien für elektronische Anlagen im Fall eines Versagens der Stromzufuhr durch das Versorgungsnetz, wird eine induktive Vorrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt oder Teil einer solchen Ausführungsform bildet, dazu gebracht, in zumindest einer ausgewählten Zelle der betreffenden Speicherbatterie Wirbelströme zu induzieren. Dann kann eine solche induktive Vorrichtung den Ladungszustand der Batterie allgemein und/oder die Änderungsrate des Ladungszustandes der Speicherbatterie kontinuierlich überwachen, während die Batterie entladen wird. Diese Information kann verarbeitet werden, um eine erwartete Zeit zu berechen, für die der Strom (oder irgendein spezieller Leistungs)-Output vom System aufrechterhalten werden kann, bevor das Versorgungsnetz wieder zur Verfügung steht.
Wenn bei einer Batterie Sauerstoffrekombinationstechnologie verwendet wird, um wartungsfreien Betrieb zu gewährleisten, kann eine induktive Vorrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt oder Teil einer solchen Ausführungsform bildet, einen Zustand detektieren, in dem durch die positiven Platten der Batterie Sauerstoffgas erzeugt wird. Das während des Ladens der Batterie erzeugte Sauerstoffgas reagiert mit aktivem Material der negativen Platte, das zu einer Reduktion des unter Verwendung der induktiven Vorrichtung induzierten und gemessenen Wirbelstroms führt.
Nützlicherweise sei angemerkt, daß der Wert der induzierten Wirbelströme im aktiven Material der negativen Platte abnimmt, während die Batterie geladen wird, und eine zweckmäßigerweise einen Schalter umfassende Einrichtung verwendet werden kann, die betrieben wird, wenn es erforderlich ist, den Ladungsstrom auf eine Höhe zu begrenzen, bei der keine Wärme erzeugt werden kann, die ausreicht, um die Batterie zu beschädigen.
Derartige Vorkehrungen, die auf ein Ladungssystem für eine Kraftfahrzeug bzw. Autobatterie, typischerweise zur Stromversorgung für die Start-, Beleuchtungs-, Züdungs- und elektrishen Zusatzvorrichtungen des Fahrzeugs, angewandt werden oder darin enthalten sind, können es ermöglichen, eine einzige Ladungssystemkonstruktion ohne Anpassung über den weitestmöglichen Berech klimatischer und anderer Betriebsbedingungen zu verwenden, wobei einfach die begrenzte Stromladungshöhe für Zeiträume und in Intervallen eingeschaltet wird, die gewährleisten, daß die Batterieladung wirksam ist und nicht die Gefahr besteht, daß Schaden verursacht wird.
Die spezifische Anwendung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein idealisierter Graph ist, der die Schwankung der Batteriespannungen mit dem Ladungszustand und der damit verbundenen induktiven Überwachung zeigt;
Fig. 2 ein idealisierter Graph ist, der Bereiche empfohlener Ladungsspannungen für Sauerstoffrekombinationsbatterien gegenüber der Temperatur zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Systems für eine ununterbrochene Stromzufuhr bzw. -versorgung ist;
Fig. 4 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Ladungssystems für eine Autobatterie ist;
Fig. 5 ein idealisierter Graph ist, der die Schwankung der Wirbelstromaktivität in negativen Batterieplatten zeigt, wenn das Volumen des aktiven Materials zunimmt;
Fig. 6 ein idealiserter Graph ist, der zeigt, wie sichere Ladungsstromhöhen für einen weiten Temperaturschwankungsbereich beibehalten werden können;
Fig. 7 ein vereinfachtes Blockschaltungsdiagramm für die erfindungsgemäße induktive Fühlvorrichtung zeigt; und
die Figuren 8A und 8B Teilansichten sind, welche den Einbau/die Aufnahme ener Spule bezogen auf ein Batteriegenäuse zeigen.
Zunächst auf Fig. 1 bezugnehmend, stellt Linie (a) die Schwankung der Batteriespannung (linke Ordinate) mit dem Ladungszustand einer Batterie (Abszisse) dar. Diese Schwankung ist klar nicht-linear. Linie (b) stellt die Schwankung (mit dem Ladungszustand) einer vom Wirbelstrom abhängigen Überwachungsspannung (rechte Ordinate) dar, die durch die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Diese Schwankung ist im wesentlichen linear. Die Linien (a) und (b) von Fig. 1 sind aus den Testdaten idealisiert, die bezogen auf eine Yuasa-Batterie Modell NP7-12 vom fest verschlossenen Blei-Säure-Typ erhalten wurden, wobei als eine induktive Vorrichtung ein neben dem Batteriegehäuse angeordneter induktiver Honeywell-Abstandsmelder bzw. Nahsender Modell 924 verwendet wird. Die gemessene Arbeitsfrequenz lag im Bereich von 75 kHz bis 135 kHz und die resultierende Strom/Spannungs-Schwankung ist wie in Fig. 1 gezeigt.
Fig. 2 zeigt Bänder bzw. Bereiche empfohlener Ladungsspannungen für ähnliche Yuasa-12 V- und 6 V-Sauerstoffrekombinationsbatterien (ganz linke und mittlere linke Ordinate) und auf einer Pro-Batteriezelle-Basis (ganz rechte linke Ordinate) über einen Umgebungstemperaturbereich von -10ºC (14ºF) bis über 50ºC (120ºF). Eines der dargestellten Bänder (das obere) bezieht sich auf Batterien in kontinuierlicher oder zyklischer Verwendung, und das andere dargestellte Band (das untere) bezieht sich auf Batterien nur mit Standby-Verwendung. Wie klar zu erkennen, gibt es keine einzelne Ladungsspannung, die so gewählt werden kann, daß sie für den gesamten Bereich and Batriebsbedingungen dient, nicht einmal einfach auf einer Temperaturbasis für ein bestimmtes Batteriemodell (eine bestimmte Batterigröße). Darüberhinaus können die Neigungen des in Fig. 2 gezeigten oberen Bandes bei unterschiedlichen Batteriekonstruktionen und sogar bei einzelnen Batterien des gleichen Typs verschieden sein, was weiters gegen die einfache Anwendung der Ladungsstromsteuerung entsprechend der Temperatur spricht, insbesondere auf eine allgemeine Art, die mit der Massenproduktion von Kraftfahrzeugen in Einklang bringbar ist.
Fig. 3 zeigt die Anwendung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine ununterbrechbare elektrische Stromzufuhr bzw. -versorgung (10) für eine solche elektronische Anlage, typischerweise eine Computeranlage, die permanenten Strom auf Standby- oder Notfallbasis im Fall des Versagens des elektrischen Versorgungsnetzes erfordert. Der bei 12 angegebene Versorgungsnetz-Eingang geht über eine Gleichrichter 14 und von dort über die Leitung 16 zu einer Batterie 18 zum Zweck kontinuierlicher Ladung. der Batterieeingang 20 versorgt einen Wachselrichter 22 für Wechselstromeingang bei 24. Es wird anerkannt werden, daß Fig. 3 nur Vorkehrungen für die Versorgung im Notfall zeigt und das bei manchen Anlagen keine Umwandlung zum Vorsehen von Wechselstrom erforderlich sein kann.
Bei 25 angrenzend an die Batterie 18 wird eine induktive Vorrichtung 30 gezeigt, deren Zweck darin besteht, Änderungen der Wirbelstromeffekte im aktiven Material der negativen Platte der Batterie 18 zu induzieren und zu detektieren. Eine typische induktive Vorrichtung 30 umfaßt eine Induktionsspule, um ein magnetisches Feld in (der) negativen Platte(n) der Batterie 18 zumindest in einem Teil/in Teilen oder in einem Ausmaß/Ausmaßen zu erzeugen, das/die ausreicht/ausreichen, um Wirbelströme mit gemäß vorliegender Erfindung nützlichen Wirkungen zu induzieren, wenn sie in einer geeigneten Frequenz oder Frequenzen mit Energie versorgt werden. Die resultierenden im aktiven Material der negativen Platte der Batterie induzierten Wirbelströme verursachen eine Reduktion des Stroms in der Induktionsspule, die mit dem Ladungszustand der Batterie in Zusammenhang steht und zunimmt, wenn die Batterie lädt, und abnimmt, wenn die Batterie entlädt, siehe Linie b von Fig. 1.
Die induktive Vorrichtung 30 wird assoziiert mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 32 und einer damit in Verbindung stehenden Anzeigeneirichtung 34 gezeigt. die Verarbeitungseinrichtung 32 umfaßt üblicherweise eine Berechnungseinrichtung für den Ladungszustand zur Batterie und für die Zeit, bis die Batterie Nulladung erreicht, oder eine Ladung, unter der die elektrische und/oder elektronische Anlage nicht sicher verorgt werden kann. Dann kann das Betriebspersonal beurteilen, wie lange die volle Anlage vor dem zumindest teilweisen Abschalten einer Computeranlage, beispielsweise zuerst der elektrischen Laufwerke, dann der aktiven Datenverarbeitung, in Betrieb bleiben kann.
Fig. 4 zeigt die Anwendung auf eine Autobatterie 40 für Start-, Beleuchtungs-, Zündungs- und Zusatzanlagen. Der Output von einem Wechselstromgenerator 42, typischerweise einem Drehstromgenerator, gelangt über einen Gleichrichter 44 und einen Spannungsregulator 46 zu einem Knoten 48, von dem die Fahrzeuglast bzw. -belastung 50 versorgt wird. An den Knoten 48 angeschlossen wird auch ein Ladungs/Entladungs-Detektor 52 mit einem zugeordneten Schalter 54 gezeigt, um zu kontrollieren, ob die Batterie 40 im gezeigten Schalterzustand reduzierten Ladungsstrom vom Knoten 48 über die Ladungsstrombegrenzungsvorrichtung 56 oder ein höheres Ausmaß an Ladungsstrom erhält. Eine erfindungsgemäße induktive Vorrichtung zum Detektieren des Ladungszustandes der Batterie wird bei 58 in der Nähe der Batterie 40 und einem Ladungszustandregler 60 zugeordnet gezeigt, der auch an den Ladungs/Entladungs-Detektor 52 angeschlossen ist.
Eine ventilregulierte oder Sauerstoffrekombinations-Blei-Säure-Batterie hat mehrere Vorteile, darunter den, daß sie im Vergleich zu herkömmlichen gefluteten Blei-Säure-Batterien für Kraftfahrzeuganwendungen im wesentlichen wartungsfrei ist. Zu diesen Vorteilen gehören weiters reduziertes Gewicht und Größe, das Nichtvorhandensein verschüttbarer Säure, sicherer Betrieb in jeder Ausrichtung und selbstverständlich, daß es während ihrer Lebensdauer nicht erforderlich ist, Wasser zuzugeben.
Das bevorzugte Verfahren zum Laden für Blei-Säure-Batterien besteht in der Verwendung einer elektrischen Wechselstromzufuhr mit fixer Spannung und variablem Stromoutput. Für eine bestimmte Temperatur kann die Laderspannung so eingestellt werden, daß, wenn die Batterie voll geladen ist, der Ladungsstrom auf eine normale geringe Höhe fällt, die nur ausreicht, um Energieverluste in den aktiven Materialien der Batterie zu ersetzen. Wenn jedoch die Temperatur der Batterie erhöht wird, während diese Ladungsspannung beibehalten wird, wird an den positiven Platten der Batterie eine elektrolytische Reaktion gefördert, die Sauerstoffgas erzeugt. Das Sauerstoffgas diffundiert zur negativen Platte der Batterie, wo es mit dem schwammigen aktiven Bleimaterial in einer exothermen Reaktion kombiniert wird. Das oxidierte Blei wird in der Folge in schwammiges Blei zurückverwandelt, um einen -zyklischen Prozeß abzuschließen, der in der geladenen Batterie zur Umwandlung elektrischer Enerige in Wärme führt. Da die durch Sauerstoffrekombination erzeugte Wärme die Temperatur der Batterie erhöhen kann, liegt ein sich selbst fördernder Mechanismus vor, der zu chermischem Durchgehen führen kann, was zu einer Beschädigung der Batterie und der zugeordneten Geräte führen kann. Nun wieder auf Fig. 4 bezugnehmend, dient das Batterieladesystem dazu, die Geschwindigkeit der Sauerstoffproduktion beim Laden der Batterie 40 zu beschränken. Der Wechselstromgenerator 42 erzeugt einen Strom, der gleichgerichtet 44 und mit einr Spannung angelegt wird, die durch den Regler 46 bestimmt wird. Die Stromrichtung in die Batterie oder aus dieser heraus wird durch den Detektor 52, üblicherweise ein Amperemeter detektiert. Der Ladungszustand der Batterie wird durch die induktive Vorrichtung 58 überwacht, die Wirbelströme mit hoher Frequenz im aktiven Material der negativen Platten der Batterie induziert, und es wird auf ein noch geringeres Ausmaß an Ladungsstrom geschaltet.
Wie in Fig. 5 gezeigt, nimmt die Amplitude des Hochfrequenzstromes zu, wenn das Volumen des aktiven Materials während der Ladung bis zu einem Maximum (x) zunimmt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Sauerstofferzeugung an den positiven Batterieplatten. Der Sauerstoff reagiert mit den Oberflächen der Teilchen aus negativem aktivem Material, was zu einer Reduktion der Amplitude der durch die induktive Vorrichtung 58, typischerweise eine elektromagnetische Spule, induzierten Wirbelströme führt. Wenn der Ladungsregler 60 feststellt bzw. detektiert, daß sowohl ein Ladungsstrom fließt, als auch die Amplitude der Wirbelströme im negativen aktiven Material abnimmt, bewirkt er, daß der Schalter 54 vom dargestellten Zustand (1), der eine direkte Verbindung zwischen Lader und Batterie herstellt, in seinen anderen Zustand (2) umgeschaltet wird, der eine den Strom begrenzende Vorrichtung 56 einschließt.
Auf diese Art können die Wirkungen des Batterieladungsstromes für einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen, insbesondere Temperaturen, innerhalb sicherer Ausmaße gehalten werden, ohne daß der "normale" Ladungsstrom, der verfügbar ist, um die Batterie in den vollen Ladungszustand zu bringen, eingeschränkt wird. Das wird in Fig. 6 gezeigt. Der Steuerungsschalter 56 stellt sich auf Zustand (1) um, wenn die Fahrzeugzündung abgeschaltet wird oder am Amperemeter 52 ein Nettbentladungsstrom detektiert wird.
Es wird anerkannt werden, daß ein Widerstand als die (weitere) Ladungsstrom-Begrezungvorrichtung 56 nur schematisch gezeigt wird, das heißt als äquivalente Schaltung oder in funktioneller Hinsicht. Wenn gewünscht, könnte selbestverständlich auch für mehr als eine Stufe und sogar eine variable proportionale Steuerung des tatsächlichen Widerstands gesorgt werde, obwohl die Alternative mit "normal" und sehr gering (auch "aus", wenn das vorzuziehen ist) ein besonders einfaches mögliches System darstellt.
Die Betriebsfrequenz hängt von der Erreichung der Resonanz für eine induzierende Spule, einschließlich ihrer Kopplung an die Batterie, typischerweise aus Metallelektrodenmaterial, ab. Dann kann die Frequenzänderung gemäß dem Batterieladungszustand zur Verfolgung des Resonanzverlaufs in ensprechende Spannungsänderung umgewandelt werden. Die Schlatungstechnik für einen herkömmlichen induktiven Abstandsmelder bzw. Nah-Sensor ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet oder leicht dafür adaptierbar und wird in stark vereinfachter Form in Fig. 7 gezeigt. Dort wird die Selbstinduktionsspule 70 durch den frequenzvariablen Oszillator 72 gemäß der Kopplung mit Batteriematerial 74 auf Resonanz erzielende Art angetrieben, und ein Frequenz-zu-Spannung-Umwandler 76 gibt die erforderliche Ladungszustand-Fühlspannung VS als Output 78. Die Selbstinduktionsspule 70 ist zweckmäßig so angeordnet, daß sie das Batteriegehäuse berührt und axial mit einer negativen Platte ausgerichtet ist.
Alternativ dazu könnte selbstverständlich die Strom/Spannung-Schwankung für eine fixe Frequenz wie oben bezogen auf Fig. 1 verwendet werden.
Die Vorrichtung zur praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung könnte eine einfache Sondenpackung sein, die in geeignete Nähe zu einer Batterie gebracht werden kann, oder eine Packung, die an einem Batteriegehäuse befestigt werden kann. Ein anderer Ansatz besteht jedoch daring, das Batteriegehäuse mit einer Tasche auszubilden, in der eine induktive Sonde oder Sondenpackung untergebracht ist, siehe Fig. 8A bei 80A für das Sondenende 82 der Selbstinduktionsspule für die Tasche an einer Endwand 84A des Batteriegenäuses 86 nahe dem negativen Elektrodenpol 88 und mit fliegenden Leitungen 90A zum Anschließen der Sonde 80A an die Erregungs/Detektions-Schlatung. Ein weiterer Ansatz wird in Fig. 8B gezeigt, wo die Selbstinduktionsspulensonde 80B in die Dicke der Endwand 84B eingebettet gezeigt wird und Verbindungsstifte 90B am Rand dieser Wand aufweist.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung des Ladungszustandes einer elektrischen Speicherbatterie (18, 40), dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte des absichtlichen induzierens von elektrischen Wirbelströmen in leitfähige metallene Bestandteile vom negativen Plattenmaterial (74) der betreffenden Batterie (18,40) und das Detektieren der Wirkungen der genannten Wirbelströme umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das induzieren der Wirbelströme unter Verwendung einer Induktionsspule (70) erfolgt, die in ein wirbelstrominduzierendes Verhältnis mit der Batterie (18,40) gebracht wird und an die ein elektrisches Signal angelegt wird, das eine Frequenz von wenigstens einem kHz aufweist, und das Detektieren gemäß der Amplituden- und/oder Frequenzwirkung in diesem Signal erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin die induktionsspule (70) nahe der Außenseite des Batteriegehäuses angeordnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, worin das Detektieren der Wirkung der Wirbelströme durch Überwachung der Amplitude des elektrischen Signals erfolgt, das diese Wirbelströme bewirkt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin ein Anfangs- bzw. Ausgangswert, der dem vollen Ladungszustand der betreffenden Batterie (18,40) entspricht, durch Messung der maximalen Amplitude des Hochfrequenzsignals erhalten wird , das angelegt wird, während die Batterie (18, 40) in Dauerladung ist.

6. Vorrichtung zur Überwachung des Ladungszustandes einer elektrischen Speicherbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Induktionsspule (70) zur absichtlichen Induktion von Wirbelströmen in leitfähigen metallenen Bestandteilen vom negativen Plattenmaterial der betreffenden Batterie (18,40), Einrichtungen (72) zum Anlegen eines elektrisch erregenden, Wirbelströme induzierenden Signals an die genannte Spule (70) mit einer Frequenz von wenigstens einem kHz, und Einrichtungen (76) zum Detektieren von Amplituden- und/oder Frequenzwirkungen aufweist, die repräsentativ für die genannten Wirbelströme sind.

7. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das genannte elektrische Signal eine Frequenz aufweist, die zehn Megahertz nicht wesentlich übersteigt

8. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Frequenz des genannten elektrischen Signals nicht wesentlich 300 kHz übersteigt.

9. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, worin die genannte elektrische Frequenz nicht wesentlich unter 50 kHz liegt.

10. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das genannte elektrische Signal eine Frequenz aufweist, die im wesentlichen im Bereich von 50 kHz bis 100 kHz liegt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, worin die Spule (70) in einem Gebilde untergebracht ist, das in einem Behälter für die Batterieelektroden und den Elektrolyten ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, weiters umfassend eine Signalverarbeitungseinrichtung (32) für die Berechnung des Ladungszustandes und der Entladungszeit der betreffenden Batterie und eine Anzeigeeinrichtung (34) für die berechneten Daten.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, weiters umfassend einen Wechselstromgenerator (42) mit zugeordneten Gleichrichter (44)- und Spannungsregelungseinrichtungen (46) für den Batterieladestrom und Einrichtungen (52, 54) zum Verhindern des thermischen Durchgehens der Batterieladung durch Betätigung einer Schaltereinrichtung, die bewirkt daß der Batterieladestrom in Abhängigkeit von detektierten Wirbel strömen während des Ladens der Batterie verringert wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, worin die genannte Induktionsspule auf einer resonanzerzeugenden Basis unter Verwendung eines frequenzvariablen Oszillators (72) und eines Frequenz-zu-Spannungs-Verbinders (76) betreibbar ist.