DE2417391C2 - Verfahren zur Überprüfung des Zustandes einer Bleibatterie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung des Zustandes einer Bleibatterie, bei dem an die Batterie kurzzeitig eine stabilisierte Spannung angelegt und dabei der Ladestrom für einen Vergleich mit einem Bezugswert gemessen wird.

Ein aus der DE-AS 20 51 366 bekanntes Verfahren dieser Art ist in der dabei geübten Anwendung auf eine Überprüfung des Ladezustandes in gleichbleibenden Abständen in den mittels eines angeschlossenen Netzgerätes vorgenommenen Ladeprozeß einer Bleibatterie eingegliedert. Das bekannte Verfahren ist dafür unter Verwendung eines im Ladestromkreis der Bleibatterie gemeinsam mit dem Netzgerät angeordneten Schaltungsanordnung, bestehend aus einem von dem Ladestrom durchflossenen und zur Abgabe einer entsprechenden Spannung an eine anzeigende Glühlampe und an einen spannungsempfindlichen Schwellwertschalter ausgebildeten Bauteil und aus einer mit diesem über einen Spannungskonstanthalter verbundenen, eingangsseitig über einen astabilen Multivibrator an den Schwellwertschalter angeschlossenen elektronischen Schaltstufe, derart ausgebildet, daß jeweils im Abstand von einigen Sekunden beim kurzzeitigen Anlegen einer stabilisierten Spannung der dabei fließende Ladestrom bis zum Erreichen eines für die dann aufgeladene Batterie typischen Bezugswertes gemessen wird, um dann nachfolgend deren Nachladebedarf durch das Anlegen einer stationären Konstantspannung selbsttätig aufholen zu lassen.

Die Oberprüfung des Zustandes einer Bleibatterie spielt andererseits auch beispielsweise bei der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen eine Rolle, wo die Fahrzeugbatterien an einem Fließband meistens erst kurz vor der Endkontrolle in die Fahrzeuge eingebaut werden. Bei der Endkontrolle wird dann herkömmlich der Ladezustand der in das Fahrzeug eingebauten Batterie durch ein Messen der Ladespannung mittels eines an die Batteriepole angeschlossenen Spannungsmessers überprüft oder in primitiver Weise in den meisten Fällen einfach dadurch, daß unmittelbar nach dem Einbau der Batterie der Motor kurz gestartet wird, so daß bei einer gegebenen Startmöglichkeit der Ladezustand der Batterie dann als Gut beurteilt werden kann. Diese Überprüfung des Ladezustandes einer Bleibatterie kann jedoch unter Berücksichtigung auch der dafür gegebenen Werksgarantie kaum zugestanden werden und hat im übrigen den Nachteil, daß bei einer dabei erfolgten Einstufung einer Batterie als Schlecht erst wieder ein Ausbau und ein Ersatz durch eine einem Vorrat entnommene neue Batterie vorgenommen werden muß, die dann wieder einer gleichen Überprüfung unterworfen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überprüfung des Zustandes einer Bleibatterie der eingangs genannten Art bereit zu stellen, das sich unter Einhaltung kurzer Prüfzeiten unter Sicherstellung einer größeren Aussagegenauigkeit für eine Gut-Schlecht-Auswahl eignet

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß das Verfahren nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 vorgesehen, dessen Aussagegenauigkeit mit einer dabei allerdings entsprechend verlängerten Prüfzeit durch die mit den Patentansprüchen 2 und 3 gekennzeichneten Ausbildungen der Erfindung noch weiter vergrößert werden kann.

Das erfindi ingsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der einzelnen Bauteile einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Überprüfung des Zustandes einer Bleibatterie und

F i g. 2 bis 6 verschiedene Schaubilder für die über der Zeit abgetragene Spannungskurve, die für einzelne Abwandlungen dieses Verfahrens zur Überprüfung des Zustandes einer Bleibatterie eingehalten werden.
Zur Überprüfung des Zustandes einer Bleibatterie kann eine Vorrichtung mit den Bauelementen gemäß dem Blockdiagramm nach F i g. 1 benutzt werden. Danach umfaßt die Vorrichtung einen an die beiden Anschlußklemmen der Prüfbatterie anzuschließenden Steuer- und Regelkreis, der einen Netzanschluß aufweist oder alternativ von zwei in Reihe liegenden

12 Volt-Batterien gespeist werden kann. Der Steuer- und Regelkreis umfaßt eine Logikschaltung, durch welche die anfängliche Batteriespannung für eine primäre Gut-Schlecht-Aussage an einem Ausleser ermittelt und gespeichert wird, sofern ihr Meßwert für eine nur an einer guten Batterie gewollte Fortsetzung der Überprüfung des Zustandes mehr als 10,5 Volt beträgt. Ist die anfängliche Batteriespannung kleiner als dieser Meßwert, der im übrigen durch die Logikschaltung des Steuer- und Regelkreises auf einen oberen Grenzwert von

13 Volt begrenzt wird, so wird die Prüfbatterie bereits in diesem Stadium als schlecht ausgestuft. Die als gut eingestufte Prüfbatterie wird nachfolgend durch den Steu-

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er- und Regelkreis entweder zu einem Ladungsstromkreis oder zu einem Entladungsstromkreis durchgeschaltet, um so über eine momentane Aufladung der Batterie mit einem Ladestrom von etwa !00 bis 300 Ampere über etwa 55 msec einen Stromvergleich mit einem durch die Logikschaltung bereitgehaltenen Bezugswert zu erhalten bzw. einen Spannungsvergleich mit einem entsprechenden Bezugswert während einer Momentanentladung der Prüfbatterie über einen für einen Spannungsausgleich ausreichenden Schaltwioerstand von beispielsweise 0,03 Ohm über einen Zeitraum von beispielsweise 5 Sekunden. Der Steuer- und Regelkreis kann dabei so eingestellt sein, daß er den Spannungsvergleich dem Stromvergleich entweder vor- oder nachschaltet, und er kann alternativ auch so eingestellt sein, daß er unter einem völligen Verzicht auf den Spannungsvergleich den Stromvergleich nach Zwischen-5chaltung einer Ruhezeit wiederholt, die beispielsweise 0,5 Sekunden beträgt, während sie 30 Sekunden betragen sollte, sofern an der Prüfbatterie der Spannungsvergleich und der Stromvergleich aufeinanderfolgend in der einen oder in der anderen Reihenfolge durchgeführt werden. Das Ergebnis sowohl des Spannungsvergleichs als auch des Slromvergleichs werden ebenfalls durch die Logikschaltung an die Ausleser zur Anzeige gebracht, womit abhängig davon die beiden maßgeblichen Kriterien für die Gut-Schlecht-Auswahl der Prüfbatterie berücksichtigt werden.

Die einzelnen Varianten des Verfahrens zur Überprüfung des Zustandes einer Bleibatterie umfassen zunächst diejenige gemäß F i g. 2, bei der die Prüfbatterie nach der anfänglichen Messung der Batteriespannung mit einem ersten Ladestrom aufgeladen wird, bis nach einer Zeitdauer von beispielsweise 55 msec ein bestimmter Polarisationsgrad der Batterie erreicht ist Am Ende dieser Aufladung wird der dafür benötigte Momentanstrom gemessen und später verglichen mit dem Momentanstem, der nach Zwischenschaltung einer Ruhezeit von beispielsweise 0,5 see für eine wiederholte Aufladung der Batterie bis zum Erreichen desselben Polarisationsgrades über dieselbe Zeitdauer von 55 msec benötigt wird. Wenn bei diesem Vergleich der Meßwerte eine Abweichung auftritt, gemäß welcher der sekundäre Momentanstrom kleiner ist als der primäre Momentanstrom, dann wird die Prüfbatterie über den Ausleser der Logikschaltung als schlecht ausgestuft, da nur bei einer schlechten Batterie der mit der primären Aufladung angesteuerte Polarisationsgrad während der Ruhezeit der Batterie nicht vollständig rückgängig gemacht wird und also eine restliche erhöhte Polarisation zurückbleibt, die bei der wiederholten Aufladung einen entsprechend verringerten Ladestrom benötigt, damit die Batterie bei dieser Wiederholung auf denselben Polarisationsgrad gebracht werden kann. Bei einer guten Batterie wird indessen innerhalb der Ruhezeit der bei der ersten Aufladung erzielte Polarisationsgrad vollständig rückgängig gemacht, so daß bei der Wiederholung der Aufladung ein gleicher Ladestrom für die Erzielung eines gleichen Polarisationsgrades der Batterie benötigt wird.

Bei der Verfahrensvariante gemäß Fig.3 wird anfänglich eine Momentanentladung der Batterie durch Einschaltung eines Schaltwiderstandes von 0,03 Ohm über eine Zeitdauer von 5 Sekunden vorgenommen. Die am Ende dieser Momentanentladung an den Batterieklemmen vorherrschende iMomentanspannung wird wiederum durch die Logikschaltung des Steuer- und Regelkreises für eine erste Gut-Schlecht-Auswahl der Batterie mit einer entsprechenden Bezugsspannung verglichen, die dabei einen Mittelwert von mehreren Vergleichsmessungen an Bleibatterien darstellt, die für die Zugrundelegung dieser Bezugsspannung als gut befunden werden konnte. Sofern die gemessene Momert- an&pannung kleiner als die mit ihr verglichene Bezugsspannung ist, ist die Batterie als gut einzustufen. Nach Zwischenschaltung einer Ruhezeit von 30 Sekunden wird die Batterie dann noch über 55 msec bis zum Errei chen eines bestimmten Polarisationsgrades mit einem Ladestrom aufgeladen, der am Ende dieser Momentanaufladung gemessen und mit einem entsprechenden Bezugswert verglichen wird, der wiederum ein Mittelwert von mehreren Vergleichsmessungen an guten Batterien darstellt. Sofern der gemessene Momentanstrom größer abr der mit ihm verglichene Bezugswert ist, ist die überprüfte Bleibatterie dann auch bei dieser wiederholten Beurteilung ihres Zustandes als gut einzustufen. Bei der Verfahrensvariante gemäß F i g. 4 ist der an fänglichen Momentanentladung des Verfahrens gemäß F i g. 3 eine anfängliche Aufladung der Batterie über eine Zeitdauer von ebenfalls 55 msec mit einem Ladestrom vorgeschaltet, der beim Erreichen eines bestimmten Polarisationsgrades am Ende dieser primären Aufla- dung für einen Vergleich mit dem Momentanstrom gemessen wird, der für das Erreichen desselben Polarisationsgrades bei einer späteren Wiederholung dieses Ladevorganges benötigt wird. Zwischen diese beiden Ladevorgänge ist zunächst eine erste Ruhezeit von einer Sekunde zwischengeschaltet, bevor über einen Zeitraum von 5 Sekunden eine Momentanentladung der Batterie über einen Schaltwiderstand von 0,03 Ohm vorgenommen und am Ende dieser Momentanentladung die dann vorherrschende Momentanspannung für den Vergleich mit einer Bezugsspannung gemessen wird. An die Momentanentladung ist eine Ruhezeit von 30 Sekunden angeschlossen, bis dann der Ladevorgang der Batterie für einen Vergleich des bei seiner Beendigung gemessenen Momentanstromes mit dem Momen- tanstrom beendet wird, der bei der primären Aufladung ermittelt worden ist Wegen der zwischengeschalteten Momentanentladung ist diese Verfahrensvariante genauer als das Verfahren gemäß F i g. 2, das seinerseits trotz seiner nur einmaligen Gut-Schlecht-Auswahl auf der Grundlage allein eines Stromvergleichs jedoch genauer ist als das Verfahren gemäß F i g. 3, das sowohl für den Spannungsvergleich als auch für den Stromvergleich auf batteriefremde Bezugswerte zurückgreift und daher insoweit gewisse Ungenauigkeitsfaktoren bein haltet die bei dem Verfahren gemäß F i g. 2 fehlen und bei dem Verfahren gemäß F i g. 4 nur noch in dem gegenüber dem Verfahren gemäß F i g. 2 zusätzlich verwirklichten Spannungsvergleich beinhaltet sind. Die beiden Varianten des Verfahrens gemäß den F i g. 5 und 6 ergeben schließlich einen optimalen Genauigkeitsgrad, indem dabei der bei einer abschließenden bzw. bei einer anfänglichen Momentanentladung der Batterie verwirklichte Spannungsvergleich auf die anfänglich gemessene Batteriespannung und also nicht auf einen batteriefremden Bezugswert bezogen wird. Die bei dem Verfahren gemäß F i g. 6 verwirklichte Vorschaltung der Momentanentladung vor die Momentanaufladung der Batterie ist dabei gegenüber der umgekehrten Reihenfolge, die bei dem Verfahren gemäß F i g. 5 verwirklicht ist, darin noch etwas vorteilhafter, daß dabei die Bildung einer Oberflächenspannung an den Elektroden der Batterie vermieden wird, zu der es andererseits kommen kann, wenn gemäß dem Verfah-

ren nach F i g. 5 zuerst die Aufladung der Batterie und dann nach Zwischenschaltung der nur relativ kurzen Ruhezeit von 5 Sekunden die Momentanentladung vorgenommen wird. Bei beiden Verfahren wird im übrigen der am Ende der jeweiligen Aufladung gemessene Momentanstrom wie bei den Verfahren gemäß den F i g. 2 und 3 mit einem entsprechenden Bezugswert verglichen, womit die überprüfte Batterie dann 3ls gut eingestuft werden kann, wenn einerseits bei dem Spannungsvergleich der ermittelte Spannungsunterschied kleiner ist als der betreffende Bezugswert und wenn andererseits bei dem Stromvergleich der zum Erreichen einer Batteriespannung von beispielsweise 15 Volt benötigte Momentanstrom höher ist als der zu Grunde gelegte Bezugswert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überprüfung des Zustandes einer Bleibatterie, bei dem an die Batterie kurzzeitig eine stabilisierte Spannung angelegt und dabei der Ladestrom für einen Vergleich mit einem Bezugswert gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anwendung auf eine Gut-Schlecht-Auswahl an die überprüfte Batterie eine Spannung von 15 Volt über eine Zeitdauer von 55 msec bei einem Ladestrom von 100 bis 300 Ampere angelegt wird, und daß am Ende des Spannungsimpulses der momentane Ladestrom mit einem Bezugswert verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung der Batterie unier Zwischenschaltung einer zu ihrer Erhoüng ausreichenden Ruhezeit von etwa 30 Sekunden anschließend an eine und/oder von etwa 5 Sekunden vorhergehend zu einer Momentanentladung der Batterie über einen für einen Spannungswechsel ausreichenden Schaltwiderstand vorgenommen wird, wobei während dieser Momentanentladung die an den Batterieklemmen vorherrschende Momentanspannung insbesondere bezüglich ihres Unterschiedes zu der anfänglichen Batteriespannung ermittelt und für eine ergänzende Gut-Schlecht-Auswahl der überprüften Batterie mit einem Bezugswert verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer unter Zwischenschaltung einer zu einer Erholung der überprüften Batterie ausreichenden Ruhezeit von etwa 0,5 Sekunden wiederholten Aufladung der Meßwert für den momentanen Ladestrom bei der ersten Aufladung als Bezugswert für den Meßwert des momentanen Ladestromes bei der zweiten Aufladung für die Gut-Schlecht-Auswahl berücksichtigt wird.