DE2400901C2

DE2400901C2 - Verfahren und Gerät zum Messen des Entladezustandes von Batterien

Info

Publication number: DE2400901C2
Application number: DE19742400901
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 8521 Weiher Heinrich; Klaus 8500 Nürnberg Lippenberger
Original assignee: Mueller & Weigert 8500 Nuernberg De GmbH
Current assignee: Mueller & Weigert 8500 Nuernberg De GmbH
Priority date: 1974-01-09
Filing date: 1974-01-09
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE2400901A1

Description

Der Ladezustand einer Sammlerbatterie kann durch die Messung ihrer Klemmenspannung bestimmt werden. Um auch bei wechselnder Größe des Entladestromes aus den Angaben des Spannungsmessers einen sicheren Schluß auf den Ladezustand einer Batterie ziehen zu können, geht ein Vorschlag in der deutschen Patentschrift 6 48 836 dahin, außer dem normalen Spannungsmeßstrom auch einen Teil des Entladestromes durch die Spule des Spannnungsmessers fließen zu lassen. Hierbei wird in einem Drehspulmeßwerk mit zwei Wicklungen eine Summenmessung aus Klemmenspannung und Spannungsabfall eines vom Entladestrom durchflossenen Nebenwiderslandes durchgeführt.

Insbesondere bei Anwendung an Elektrofahrzeugen ist diese Meßart ungünstig, weil das empfindliche Drehspulmeßwerk hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt wird. Hinzu kommt, daß das Abgleichen am Nebenwiderstand des Meßkreises umständlich ist. Außerdem besitzt ein entsprechend aufgebauter Entladezustandsanzeiger keine Speicherfähigkeit, d. h. er täuscht bei scheinbarer Kapazitätszunahme, die durch Ruhezeiten oder Bremsvorgänge entstehen, eine höhere Kapazität vor als tatsächlich vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Mängel zu beseitigen¹. Dies wird durch ein

ίο Verfahren zum Messen des Entladezustandes von Batterien durch Summierung der Batterieklemmenspannung und des Spannungsabfalles an einem vom Entladestrom durchflossenen Neb'enwiderstand, wobei die Meßwerte gegebenenfalls verstärkt werden, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Summenspannung, insbesondere nach vorangegangener Verstärkung, mit einer Referenzspannung verglichen wird und daß eine etwaige Abweichung cjurch Änderung der Referenzspannung ausgeglichen wird, und daß diese Änderung der Referenzspannung angezeigt wird, wobei die Referenzspannung bei vollepi Ladezustand der Batterie auf den hundertprozentigen Ladezustand eingestellt wird, und wobei ferner der Nebenwiderstand auf den Wert des Batterieinnenwiderstandes eingestellt wird. Das Abgleichen des Nebenwiderstandes auf den Wert des Batterieinnenwiderstandes empfiehlt es sich dann, wenn sowohl die Batterieklemmenspannung als auch der Spannungsabfall am Nebenwiderstand verstärkt werden, durch entsprechendes Ändern der Spannungsverstärkung zu bewirken.

Ein vorteilhaftes Gerät zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich durch ein vom Ausgang eines Komparators gesteuertes, von einem Servomotor antreibbares Potentiometer zum Abgreifen der Referenzspannung aus, wobei als Eingang des Komparators einerseits die Summenspannung, andererseits die Referenzspa nnung dienen.

Als Servomotor kann ein Federmotor oder ein pneumatischer Motor oder auch ein Elektromotor dienen. Der Servomotor soll allerdings nur in einer festgelegten Drehrichtung betreibbar sein, um auf diese Weise eine Speicherfähigkeit zu erhalten.

Besonders günstig ist es, mit dem Servomotor starr den Antrieb des Zeigers einer den Ladezustand vermerkenden Anzeigevorrichtung zu verbinden. Aus dem vom Zeiger angegebenen Wert an der Anzeigevorrichtung läßt sich jederzeit der Ladezustand unabhängig von der Stromentnahme feststellen,

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, die ein Schaltschema veranschaulicht.

Von der Batterie 1 aus wird der Motor 2 angetrieben, wobei der Entladestrom / den Nebenwiderstand 3 durchfließt. Am Widerstand R 1 wird die Spannung {/& gemessen. Diese Spannung ist proportional der Klemmenspannung Ub und damit proportional der EMK E, vermindert um den Spannungsabfall am inneren Widerstand der Batterie. Dieser Spannungsabfall ist gleich dem Produkt aus Laststrom und Batterieinnenwiderstand, so daß gilt:

Ub₁=Ub=E-I- R₁.

Am Widerstand fo wird der Spannungsabfall am Nebenwiderstand 3 gemessen, also:

Diese beiden Spannungswerte werden über die Verstärker I und II auf die Werte Ub₀ und Us₀ gebracht. Diese beiden Werte werden alsdann dem Summenver-

stärker ΠΙ zugeleitet, der die Summierung vornimmt. Dabei ergibt sich:

Um₀ = E-I -R₁+!-R,.

(G)

Wenn die Batterie 1 durch Entnahme unterschiedlieh starker Ströme / belastet und der verstellbare Abgriff des Nebenwiderstandes 3 so verstellt werden, daß UiU₀ bei verschiedenen Stromstärken gleich bleibt, dann wird

Unter dieser Bedingung heben sich in der Gleichung G die Glieder / · R, und / · R_s auf. Es wird somit

Unio = E.

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Das bedeutet, daß in diesem Fall die EMK E unabhängig von der Stromentnahme angegeben wird. Der dem Summenverstärker III nachgeschaltete Komparator IV vergleicht die Ausgangsspannung des Summenverstärkers III mit der Referenzspannung URet u die bei Beginn der Messung auf den hundertprozentigen Ladezustand eingestellt worden ist. Bei Absinken der Batteriekapazität gibt der Komparator /V den Servomotor 4 frei, so daß dieser das Potentiometer 5 verstellt. Die Verstellung erfolgt so lange, bis die Referenzspannung einen Wert erreicht hat, welcher der augenblicklichen Ladekapazität entspricht. Wenn dies der Fall ist, wird der Servomotor 4 vom Komparator IV aus wieder angehalten. Mit der Abtriebswelle des Servomotors 4 ist starr der Antrieb des Zeigers 6 der Anzeigevorrichtung 7 verbunden. Durch entsprechende Beschallung wird erreicht, daß der Servomotor 4 nur in Richtung der fallenden Kapazitätsanzeige laufen kann.

Die Referenzspannung wird so eingestellt, daß bei vollem Ladezustand der Batterie 1 der Zeiger 6 an der Anzeigevorrichtung 7 den hundertprozentigen Ladezustand anzeigt. Bei sinkendem Ladezustand erhält der Komparator IV vom Summenverstärker III eine verminderte Summenspannung, so daß die Referenzspannung verringert wird, was an der Anzeigevorrichtung 7 ablesbar ist. Diese kann unmittelbar in Prozent des Ladezustandes geeicht sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen des Entladezustandes von Batterien durch Summierung der Batterieklemmenspannung und des Spannungsabfalles an einem vom Entladestrom durchflossenen Nebenwiderstand, wobei die gemessenen Spannungswerte gegebenenfalls verstärkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Summenspannung, insbesondere nach vorangegangener Verstärkung, mit einer Referenzspannung verglichen wird und daß eine etwaige Abweichung durch Änderung der Referenzspannung ausgeglichen wird und daß diese Änderung der Referenzspannung angezeigt wird, wobei die Referenzspannung bei vollem Ladezustand der Batterie auf den hundertprozentigen Ladezustand eingestellt wird und wobei ferner der Nebenwiderstand auf den Wert des Batterieinnenwiderstandes eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sowohl die Batterieklemmenspannurig, als auch der Spannungsabfall am Nebenwiderstand verstärkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgleichen des Nebenwiderstandswertes auf den Wert des Batterieinnenwiderstandes durch entsprechendes Ändern der Spannungsverstärkung durchgeführt wird.

3. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein vom Ausgang eines dem Summenverstärker (III) nachgeschalteten Komparators (IV) gesteuertes, von einem Servomotor (4) antreibbares Potentiometer (5) zum Abgreifen der Referenzspannung.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Servomotor (4) ein Federmotor dient.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Servomotor (4) ein Elektromotor dient.

6. Gerät nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (4) nur in einer festgelegten Drehrichtung betreibbar ist.

7. Gerät nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Ladezustand wiedergebende Anzeigevorrichtung (7) mit einem vom Servomotor (4) verstellbaren Zeiger (6).