DE2610536B1 - Verfahren zur feststellung des erhaltungs- und ladezustandes von blei- akkumulatoren sowie schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur feststellung des erhaltungs- und ladezustandes von blei- akkumulatoren sowie schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung des Erhaltungs- und Ladezustandes von
Blei-Akkumulatoren sowie einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Eine übliche Testmethode zur Prüfung des Zustandes, beispielsweise einer Kraftfahrzeugbatterie, wie sie an
jeder Tankstelle gehandhabt wird, besteht in einer Messung der Leerlaufspannung der Batterie, gegebenenfalls
gefolgt von einer Messung ihrer Klemmenspannung unter Last Ergibt schon die Messung der
Leerlaufspannung, daß der Akkumulator mangelhaft aufgeladen ist, so können mit der Klemmenspannungsmessung
unter Last keine weiteren Aufschlüsse über den Zustand des Akkumulators erhalten werden. Die
Batterie ist zuerst wieder aufzuladen.
Eine ebenfalls noch mögliche Säuredichtemessung könnte weitere Anhaltspunkte für den Zustand der
Batterie liefern, doch ist eine derartige Messung mit einem Aräometer nur schlecht in die neuerdings von
vielen Kraftfahrzeugwerkstätten durchgeführte Computerdiagnose einzuordnen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Methode zur Feststellung des Erhaltungs- und Ladezustandes
eines Bleisammlers zu schaffen, mit der auch bei ungenügend geladener Batterie Aufschluß über deren
Erhaltungszustand gewonnen wird. Die gestellte Aufgabe wird bei einem eingangs genannten Verfahren
gemäß der Erfindung durch folgende nacheinander durchgeführte Verfahrensschritte gelöst:
a) Vergleich der Leerlaufklemmenspannung des Akkumulators mit einer ersten Referenzspannung und
einer zweiten gegenüber der ersten höheren Referenzspannung mit Speicherung der Entscheidungsergebnisse,
b) Vergleich der Klemmenspannung gegen Ende einer Hochstrombelastung des Akkumulators von
etwa 15 Sekunden Dauer mit einer dritten Referenzspannung und Speicherung des Entscheidungsergebnisses,
c) zwei etwa 100 ms nach Beendigung der Hochstrombelastung im gegenseitigen zeitlichen Abstand
von etwa einer Sekunde aufeinanderfolgende Vergleiche der Leerlaufklemmenspannung mit
einer vierten Referenzspannung und einer fünften gegenüber der vierten höheren Referenzspannung
und Speicherung der Entscheidungsergebnisse,
d) Auswertung der gespeicherten Entscheidungsergebnisse derart, daß beim Unterschreiten der
ersten Referenzspannung der Zustand des Akkumulators als schlecht, beim Unterschreiten der
zweiten bis fünften Referenzspannung der Zustand des Akkumulators als gut, jedoch ladebedürftig,
beim Überschreiten der zweiten und dritten Referenzspannung der Zustand als gut und bei allen
anderen Entscheidungskombinationen der Zustand des Akkumulators ebenfalls als schlecht angezeigt
wird.
Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Verlauf der Erholspannung nach
einer Hochstrombelastung im wesentlichen vom Erhaltungszustand des Akkumulators abhängt. Durch Erfassung
des Erholspannungsverlaufs mit Hilfe von zwei aufeinanderfolgenden Momentanwertmessungen und
Kombination der Meßergebnisse mit den Leerlaufspannungsmessungen und der Spannungsmessung unter
Hochstrombelastung kann auch bei mangelhaft geladener Batterie ein zutreffender Aufschluß über ihren
Erhaltungszustand erhalten werden.
ORIGINAL INSPECTED
Zweckmäßig wird beim Verfahren nach der Erfindung die Gleichheit einer Referenzspannung mit einem
zugehörigen Meßwert als Unterschreiten der Referenzspannung gewertet
Die an dritter Stelle genannte Referenzspannung ist abhängig von der jeweiligen Amperestundenkapazität
des untersuchten Akkumulators. Sie ist deshalb zweckmäßig einstellbar. Die drittgenannte Referenzspannung
sollte auch, wenn eine Batterieprüfung bei extremen Temperaturen vorgenommen wird,
temperaturabhängig einstellbar sein.
Eine Schaltungsanordnung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch
mindestens einen Vergleicher mit je einem Eingang für die Klemmenspannung des Prüflings, für Referenzspannungen
und für Zeitsteuerungssignale einer Zeitsteuerungseinheit, sowie einem Ausgang für einen Entscheidungsergebnisspeicher
und mit einer an Ausgänge der Speicher angeschlossenen, ebenfalls zeitgesteuerten
Auswertelogikschaltung und drei an entsprechende Ausgänge der Logikschaltung angeschlossenen Anzeige-
bzw. Registriereinheiten für die Prüfungsergebnisse gut, schlecht und ladebedürftig.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung mit drei Figuren näher erläutert.
F i g. 1 ist ein Zeitdiagramm der im Lauf des Verfahrens vorliegenden Klemmenspannung des Akkumulators;
F i g. 2 stellt ein Diagramm von in den Vergleichsentscheidungsspeichern
gespeicherten logischen Entscheidüngen für verschiedene Testfälle dar; in der
Fig.3 ist eine Schaltungsanordnung zur Ausübung
des Verfahrens als Blockschaltbild gezeigt.
Im Diagramm der F i g. 1 ist auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Klemmenspannung am
Prüfling aufgezeichnet Es ergibt sich in schematischer Darstellung ein Spannungsverlauf, dessen linker waagerechter
Teil der Leerlaufklemmenspannung entspricht. Bei einer Hochstrombelastung der Batterie ergibt sich
ein Spannungsabschwung, der aus einem anfänglich stellen Zweig und einem anschließenden etwas flacher
verlaufenden Zweig besteht. Nach der Hochstrombelastung steigt die Klemmenspannung wieder steil an und
geht dann in einen flacher ansteigenden Teil über. Die Meßpunkte an der Klemmenspannungskurve sind durch
Pfeile angedeutet Die Dauer der Hochstrombelastung beträgt etwa 15 sek. Die Messung der Klemmenspannung
bei Hochstrombelastung findet etwa 100 ms vor Beendigung der Hochstrombelastung statt. Die erste
Messung während der Erholung der Batterie wird etwa 100 ms nach Beendigung der Hochstrombelastung
vorgenommen. Die zweite Messung in der Erholungsphase folgt in etwa einer Sekunde Abstand von der
ersten Messung.
Im Schaubild der F i g. 2 sind in einer matrixförmigen 55 '
Anordnung, deren Spalten den aufeinanderfolgenden Messungen im Verlauf der Klemmenspannung zugeordnet
sind, und deren Reihen verschiedenen Batteriezuständen entsprechen, mögliche Ergebnisse der Messungen
eingetragen. 0 bedeutet dabei, daß die betreffende Referenzspannung gerade erreicht oder
unterschritten wurde, 1 bedeutet, daß die Referenzspannung überschritten wurde. Mit einem χ sind Meßpunkte
gekennzeichnet, die infolge eines eindeutigen Ergebnisses vorhergehender Meßpunkte ausfallen
können. In der letzten Zeile des Schaubildes ist eine Messung verzeichnet bei der schon der Vergleich mit
der ersten Referenzspannung ergeben hat, daß der Akkumulator schlecht ist. In der am weitesten rechts
liegenden Spalte ist das Diagnoseergebnis der jeweiligen Entscheidungskombination aufgezeichnet. Es ist zu
erkennen, daß bis auf das aus den Reihen 5 und 6 erhaltene Ergebnis die übrigen Spalten einen mangelhaften
Befund für den Erhaltungszustand des Akkumulators ergeben. In Reihe 5 ist eine guterhaltene und
aufgeladene Batterie zu erkennen. Die Reihe 6 kennzeichnet eine Batterie in gutem Zustand, die jedoch
nachladebedürftig ist
In F i g. 3 ist als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. An
den Klemmen eines zu prüfenden Akkumulators 1 ist eine Belastungseinrichtung 2 angeschlossen. Sie besteht
im wesentlichen aus einem über ein Relais ansteuerbaren Schalter und einem Belastungswiderstand. Die
Belastungseinrichtung 2 ist über ein Zeitverzögerungsglied 3 und über ein zweites Zeitverzögerungsglied 4
ansteuerbar. Die Ansteuerung über das Zeitverzögerungsglied 3 dient dem Einschalten einer Vorbelastung.
Die Vorbelastung wird notwendig, wenn der Akkumulator 1 kurz vor der Prüfung aufgeladen worden ist. An die
Plusklemme des Akkumulators 1 ist außerdem eine Schalteinrichtung 5 gelegt die über eine Zeitsteuereinheit
6 gesteuert werden kann. Die Zeitsteuereinheit 6 wird von einem Startsignal in Gang gesetzt. Sie enthält
im wesentlichen einen Taktgenerator. Ein Ausgang der Schalteinrichtung 5, der die Klemmenspannung an der
positiven Klemme des Akkumulators 1 führt, ist parallel mit jeweils einem Eingang von vier Vergleichern 7,8,9
und 10 verbunden. Zweite Eingänge der Vergleicher 7 bis 10 sind jeweils an verschiedene Referenzspannungen
gelegt Der Referenzspannungseingang des Vergleichers 8 ist über einen Wahlschalter 11 mit verschiedenen,
von der Kapazität des jeweiligen Prüflings abhängigen Referenzspannungsquellen verbindbar.
Steuereingänge der Vergleicher 7,8,9 und 10 sind über
eine Steuerleitung mit einem zweiten Ausgang der Zeitsteuereinheit 6 verbunden. In den Vergleichern 7 bis
10 enthalten sind Speichereinrichtungen zur Speicherung des digitalen Entscheidungsergebnisses der Vergleichen
Die Speicherausgänge sind an entsprechende Eingänge einer Auswertelogikschaltung 12 gelegt, die
ebenfalls mit den Signalen der Zeitsteuereinheit beaufschlagt ist. An drei Ausgängen der Auswertelogikschaltung
12 liegen Anzeigelampen 13, mit denen das Ergebnis der Prüfung des Akkumulators 1 angezeigt
wird. Die drei Lampen 13 sind für die Ergebnisse gut, schlecht und nachladebedürftig vorgesehen. Nachdem
der Akkumulator 1 zur Prüfung angeschlossen ist, wird über ein Startsignal, das die Zeitsteuereinrichtung in
Gang setzt, eine Leerlauf spannungsmessung vorgenommen und das Ergebnis in dem dem Vergleicher 7
zugeordneten Speicher festgehalten. Über die Zeitverzögerungseinrichtung 4 wird dann der Akkumulator 1
mit Hilfe der Belastungseinrichtung 2 15 Sekunden lang belastet Gegen Ende der Belastungszeit wird, gesteuert
von der Zeitsteuereinrichtung, eine Messung der Klemmenspannung vorgenommen und das Ergebnis im
Speicher des Vergleichers 8 abgespeichert. Nach Ausschalten der Belastung wird über die Schalteinrichtung
5 der Vergleicher 9 an die Klemmenspannung des Akkumulators 1 gelegt. Das Ergebnis der Messung wird
ebenfalls im zum Vergleicher 9 gehörenden Speicher gespeichert Nach Ablauf etwa einer Sekunde wird ein
zweites Mal die Klemmenspannung an den Vergleicher 10 durchgeschaltet und in dem ihm zugeordneten
Speicher das Ergebnis festgehalten. Die Auswertelogik
12 kombiniert die gespeicherten Digitalwerte dann nach dem Schema der F i g. 2 und zeigt mit den Lampen 13
den Zustand des Akkumulators 1 an. Anstelle der Lampen 13 kann auch eine Ausdruckeinrichtung für die
Ergebnisse angeschlossen werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Feststellung des Erhaltungs- und Ladezustandes von Blei-Akkumulatoren, gekennzeichnet
durch folgende Verfahrensschritte:
a) Vergleich der Leerlaufklemmenspannung des Akkumulators (1) mit einer ersten Referenzspannung
und einer zweiten gegenüber der ersten höheren Referenzspannung und Speicherung der Entscheidungsergebnisse,
b) Vergleich der Klemmenspannung gegen Ende einer Hochstrombelastung des Akkumulators
(1) über etwa 15 Sekunden mit einer dritten Referenzspannung und Speicherung des Entscheidungsergebnisses,
c) zwei etwa 100 ms nach Beendigung der Hochstrombelastung in einem Abstand von
etwa einer Sekunde aufeinanderfolgende Vergleiche der Leerlaufklemmenspannung mit
einer vierten Referenzspannung und einer fünften gegenüber der vierten höheren Referenzspannung
und Speicherung der Entscheidungsergebnisse,
d) Auswertung der gespeicherten Entscheidungsergebnisse derart, daß beim Unterschreiten der
ersten Referenzspannung der Zustand des Akkumulators (1) als schlecht, beim Unterschreiten
der zweiten bis fünften Referenzspannung der Zustand des Akkumulators (1) als gut,
jedoch ladebedürftig, beim Überschreiten der zweiten und dritten Referenzspannung der
Zustand als gut und bei allen anderen Entscheidungskombinationen der Zustand des
Akkumulators (1) ebenfalls als schlecht angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichheit einer Referenzspannung
mit einem zugehörigen Meßwert als Unterschreiten gewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Referenzspannung
abhängig von der Amperestundenkapazität des Akkumulators (1) einstellbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte
Referenzspannung abhängig von der Temperatur des Akkumulators (1) einstellbar ist.
5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Vergleicher (7,8,9,10) mit je einem Eingang für die
Klemmenspannung des Prüflings, für Referenzspannungen und für Zeitsteuerungssignale einer Zeitsteuerungseinheit
(6) sowie einem Ausgang für einen Entscheidungsergebnisspeicher und mit einer an
Ausgänge der Speicher angeschlossenen ebenfalls zeitgesteuerten Auswertelogikschaltung (12) und
drei an entsprechende Ausgänge der Logikschaltung angeschlossene Anzeige- bzw. Registriereinheiten
(13) für gut, schlecht und nachladebedürftig.
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