DE2610536B1

DE2610536B1 - Verfahren zur feststellung des erhaltungs- und ladezustandes von blei- akkumulatoren sowie schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2610536B1
Application number: DE19762610536
Authority: DE
Inventors: Michael Ing Abert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-03-12
Filing date: 1976-03-12
Publication date: 1977-04-21
Also published as: FR2344139A1; GB1554011A; DE2610536C2; FR2344139B1; JPS52111633A; IT1077687B; US4080560A

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

Patentansprüche:

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.