DE2633305A1

DE2633305A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontrolle einer akkumulatorenbatterie

Info

Publication number: DE2633305A1
Application number: DE19762633305
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Dupuis; Pierre Lasserre
Original assignee: EUROP ACCUMULATEURS; Compagnie Europeenne dAccumulateurs SA
Current assignee: EUROP ACCUMULATEURS; Compagnie Europeenne dAccumulateurs SA
Priority date: 1975-07-30
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1977-02-17
Also published as: DE2633305C2; US4053824A; FR2319983A1; CA1088154A; GB1531294A; FR2319983B1; BE843856A; NL7608046A; LU75362A1; IT1067356B

Description

Fo 9996 B 2 3. Juli 1976

Dipl.-Ing. Jürgen WEINMILLER PATENTASSESSOR

SOEiPIGmbH 2633305

8OOO München 80
Zeppelinstr, 63

COMPAGNIE EUROPEENNE D·ACCUMUIATEURS S.A. 16, rue de la Baume, 75008 PARIS, Frankreich

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR KONTROLLE EINER AKKUMULATORENBATTERIE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle einer aufgeladenen und elektrolytgefüllten Akkumulatorenbatterie, insbesondere einer Bleiakkumulatorenbatterie. Die Kontrolle erfolgt beispielsweise zu dem Zeitpunkt, in dem die Batterie die Fertigungsstraße verläßt.

Es ist bekannt, daß bestimmte elektrische Fehler von Batterien einerseits durch Messen der Batteriespannung am Ende der Formations- und Ladestufe erkannt werden, wodurch Batterien ausgesondert werden, deren Ladeendspannung unter einer vorbestimmten Schwelle liegt, zum anderen durch Schnellentladevorrichtungen, wodurch Batterien ausgeschieden werden, deren

709807/1009

Spannung nach einigen Entladesekunden zu stark absinkt.

Diese Mittel reichen im allgemeinen nicht aus, schwache innere Kurzschlüsse nachzuweisen, und sogar starke derartige Kurzschlüsse können auf diese Weise erst nach längerer Lager- oder Betriebsdauer festgestellt werden.

Die Erfindung schlägt ein Kontrollverfahren und eine Kontrollvorrichtung zur Feststellung von Fehlern, wie beispielsweise Kurzschlüssen, nach einer VoIladung vor, d.h. in der Praxis bei der Endkontrolle der Batterie.

Gegenstand der Erfindung ist ein Kontrollverfahren für eine aus in Reihe geschalteten Akkumulatoren bestehende Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 10 Minuten und 10 Stunaen nach Ladeende die Übe rgangsfteer lauf spannung pro Akkumulator an den Klemmen jedes Akkumulators gemessen wird, dann die Übergangsspannung pro Akkumulator mit der durchschnittlichen Übergangsleerlaufspannung aller Akkumulatoren verglichen wird und daß schließlich die Batterie ausgesondert wird, wenn die Differenz zwischen der durchschnittlichen Übergangsleerlaufspannung und einer der Einzelübergangsleerlaufspannungen der Akkumulatoren größer als ein vorbestimmter Wert wird.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Übergangsspannung im offenen Stromkreis eines zu prüfenden Akkumulators nicht mit der eines Eichakkumulators, sondern mit der durchschnittlichen Übergangsspannung sämtlicher Akkumulatoren der zugehörigen Batterie verglichen; man nimmt so für jede Batterie anstelle eines normalen Bezugsakkumulators den fiktiven durchschnittlichen Akkumulator.

709807/1009 ./.

Das Vorhandensein eines Kurzschlusses in einem Akkumulator äußert sich in einem ÜbergangsSpannungsunterschied, der umso größer ist, je größer der Fehler ist. Der Schwellwert wird so gewählt, daß er gerade über dem kleinsten noch zulässigen Fehler liegt.

Das Messen der Übergangsspannungen im offenen Stromkreis kann kontinuierlich erfolgen, aber auch punktuell innerhalb von einigen 10 Mxnuten bis etwa 10 Stunden nach Ladeende, wobei die Messung 1 Stunde nach Ladeende bevorzugt wird.

Die Erfindung hat außerdem eine Vorrichtung zur Anwendung des vorgenannten Verfahrens zum Gegenstand.

Weitere Besonderheiten und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden vier Figuren verdeutlicht.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Kurvenverläufe der Übergangsleerlaufspannung in Abhängigkeit von der Zeit t eines defekten Akkumulators und des durchschnittlichen Bezugsakkumulators.

Fig. 3 stellt schematisch eine Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Batterie dar, bei der die Akkumulatoren von außen zugängliche elektrische Anschlüsse aufweisen.

Fig. 4 stellt schematisch eine Vorrichtung ähnlich der in Fig. 3 gezeigten dar, die jedoch für die Kontrolle von Batterien geeignet ist, deren elektrische Anschlüsse nicht von außen zugänglich sind.

709807/1009

Die nachfolgend aufgezeigten Beispiele betreffen Bleibatterien von 12 Volt mit 6 in Reihe geschalteten Akkumulatoren von je 2 Volt und einer Gesamtkapazität von 40 Ah in 20 Stunden. Die Kontrolle erfolgt bei Umgebungstemperatur am Ende der Fertigungsstraße.

In Fig. 1 werden Kurven A und MA der Spannung U(VoIt) in Abhängigkeit von der Zeit t(Stunden) gezeigt, die die Übergangsleerlaufspannungsverläufe eines defekten Akkumulators (A) und eines durchschnittlichen Bezugsakkumulators (MA) darstellen. Die Stabilisierung des Potentials bei offenem Stromkreis einer vollgeladen aus der Fertigung kommenden Bleiakkumulatorzelle benötigt efcva 20 Stunden bei Umgebungstemperatur. Diese langsame Stabilisierung ist ausschließlich auf die positive Elektrode zurückzuführen, da das Potential der negativen Elektrode sehr rasch, praktisch in weniger als einer Minute, seinen Gleichgewichtswert annimmt. Der erfindungsgemäße Vergleich zwischen U und U erbringt eine Differenz U - U ; die Batterie wird ausgesondert, wenn diese Differenz über einen vorbestimmten Schwellwerk hinausgeht. Im Falle der Fig. 1 handelt es sich um einen mittelgroßen Kurzschluß von etwa 100 mA.

In Fig. 2 erscheinen die Kurven B und MB, die in Abhängigkeit von der Zeit die Übergangsspannungsänderungen U„ und U_MR bei geöffnetem Stromkreis eines defekten Akkumulators und des durchschnittlichen Bezugsakkumulators repräsentieren. In diesem Fall handelt es sich um einen starken Kurzschluß von etwa lA, und die Stabilisierung des Potentials der Zelle im offenen Stromkreis ist im Vergleich zum Fall gemäß Fig. 1 erheblich beschleunigt.

709807/1009

Das Messen kann ebenfalls punktuell innerhalb von einigen 10 Minuten bis zu etwa 10 Stunden erfolgen. In der Praxis reicht in den meisten Fällen eine Messung nach einer Stunde aus.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Übergangsleerlaufspannung eines zu prüfenden Akkumulators nicht mit der eines Eichakkumulators, sondern mit der durchschnxttlichen Übergangs Ie er lauf spannung sämtlicher Akkumulatoren der zugehörigen Batterie verglichen. Hierzu kann die in Fig. 3 schematisch dargestellte Vorrichtung verwendet werden, mit der eine Batterie 1 aus Akkumulatoren 10 bis 15 kontrolliert werden soll, deren Zellenverbinder 20 bis 24 von außen zugänglich sind. Zwischen die Klemmen der Akkumulatoren werden schematisch durch den Block 4 dargestellte Spannungsmesser geschaltet, die Signale Ul bis U6 an einen Rechner 5 weiterleiten. Der Rechner 5 bestimmt die durchschnittliche Übergangsspannung im offenen Stromkreis

U₁ U₆
U = — und leitet an einen Komparator 6 Signale, die

die Differenz U-U. (i von 1 bis 6) angeben.

Der Komparator 6 sendet ein Ausgangssignal, wenn U^-U. größer als ein vorbestimmter Schwellwert U_ wird; der Ausgang des Komparators führt zu einem Anzeigeorgan 7.

Falls die Zellenverbinder 20 bis 24 der Akkumulatoren 10 bis 15 nicht von außen zugänglich sind, kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung eingesetzt werden.

In die Einfüllöffnungen der Akkumulatoren werden Bezugselektroden 30 bis 35 (beispielsweise Elektroden aus Quecksilber und Quecksilbersulfat) eingesetzt. Jede zwischen zwei

709807/1009 ./.

hintereinander liegenden Akkumulatoren gemessene Spannung U2 bis U6 entspricht dem Potentialunterschied zwischen den positiven Platten eines ersten Akkumulators und den negativen Platten eines zweiten Akkumulators (oder umgekehrt). Die zuvor bestimmte Spannung Ul ist hier gleich U, + U, , wobei U, die zwischen der positiven Klemme 3 der Batterie und der Elektrode 30 und u7 die zwischen der Elektrode 35 und der negativen Klemme 2 gemessene Spannung ist. Die Batterie wird für einen Fehler in der i-ten Zelle ausgesondert, wenn die Differenz U-U. größer als ein vorbestimmter Schwellwert U wird, denn die positiven Platten sind praktisch allein für die Verzögerung bei der Potentialstabilisierung bei offenem Stromkreis verantwortlich.

Die der Verarbeitung aus dem Rechner 5 entstammenden Spannungssignale sind gleich denen, die in Fig. 3 gezeigt sind.

709807/1009

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 r Kontrollverfahren für eine aus in Reihe geschalte*· ten Akkumulatoren bestehende Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 10 Minuten und 10 Stunden nach Ladeende die Übergangsleerlaufspannung pro Akkumulator an den Klemmen jedes Akkumulators gemessen wird, dann die Übergangsspannung pro Akkumulator mit der durchschnittlichen Übergangsleerlaufspannung aller Akkumulatoren verglichen wird und daß schließlich die Batterie ausgesondert wird, wenn die Differenz zwischen der durchschnittlichen Übergangsleerlaufspannung und einer der Einzelübergangsleerlaufspannungen der Akkumulatoren größer als ein vorbestimmter Wert wird.

2 - Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsspannungsmessung zu einem zwischen 10 Minuten und 10 Stunden nach Ladeende liegenden Zeitpunkt erfolgt.

3 - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsspannungsmessung nach etwa einer Stunde erfolgt.

4 - Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.

χ χ

09807/1009