DE4327996A1

DE4327996A1 - Vorrichtung zur Impedanzmessung einer zugeschalteten Batterie

Info

Publication number: DE4327996A1
Application number: DE4327996A
Authority: DE
Inventors: John W Wurst
Original assignee: Btech Inc
Current assignee: Btech Inc
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2013-08-21
Also published as: CA2101475C; CA2101475A1; DE4327996C2; US5281920A; FR2694978A1; FR2694978B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Batterienotstromsysteme mit einer großen Zahl von Batteriezellen und insbesondere bezieht sie sich auf die Messung der Batterie zellenimpedanz, wobei die Batterien an dem zugehörigen Stromkreis angeschlossen sind.

Große Batteriesysteme werden für gewöhnlich verwendet, um Ersatzenergien bzw. Notstrom für den Fall zur Verfügung zu stellen, in dem die übliche Energieversorgung ausgefallen ist. Üblicherweise weisen derartige Notstrom- oder Backup- Systeme einen einzelnen Strang oder eine Mehrzahl paralleler Stränge aus in Reihe geschalteten aufladbaren Batteriezellen auf und ein Ladegerät ist mit der Netzeinspeisung verbunden, um die Aufladung der Batteriezellen aufrechtzuerhalten. Ein Wechselrichter ist zwischen den Strängen der Batteriezellen und die Last geschaltet und nimmt beim Feststellen des Stromausfalles der Netzeinspeisung seine Tätigkeit auf. In einigen Anwendungsfällen kann der Wechselrichter kontinuierlich in Betrieb sein, um die Last während derjenigen Zeit mit Energie aus dem Ladegerät zu versorgen, in der die Netzenergie zur Verfügung steht. Viele dieser Batterienotstromsysteme werden als nicht unterbrechende Energieversorgungen bezeichnet, und sie sind so konfiguriert, daß die Last nicht einmal zu spüren bekommt, wenn ein Netzausfall auftritt, weil das Batteriesystem die notwendige Energie beim Ausfall der Netzeinspeisung unmittelbar und sofort zur Verfügung stellt.

Eine typische Installation einer derartigen nicht unterbrechenden Energieversorgung zwischen der Netzeinspeisung und einem großen Computersystem wird im Finanzwesen, in der Datenkommunikation, im Fernmeldewesen in der Industrieproduktion und in anderen kommerziellen Industriezweigen eingesetzt. Falls das Batteriesystem aus irgendeinem Grund aus der Leitung herausgenommen oder schaltungsmäßig abgetrennt wird, geht der notwendige Schutz gegenüber Spannungsausfällen für diejenige Zeit verloren, für die das Batteriesystem nicht eingeschaltet ist, zuzüglich der Zeit zum erneuten Aufladen, falls eine bemerkenswerte Ladungsmenge während der Abschaltzeit entnommen wurde. Jedoch müssen derartige Backup-Systeme regelmäßig überwacht werden, um sicherzustellen, daß ein Schutz gegenüber Netzausfall ständig gewährleistet ist.

Die Impedanzmessung ist ein Verfahren, durch welches der Zustand einer Batterie überprüft werden kann, ohne die Batterie vom Netz zu nehmen. Für Impedanzmessungen wird für gewöhnlich ein Strom (welcher nachfolgend als ladender Strom oder Ladestrom bezeichnet wird) über den zu überprüfenden Teil geschickt und die resultierende Spannung wird gemessen. Verschiedene im Handel erhältlich Testinstrumente funktionieren auf diese Art und Weise. Unter Verwendung von Kelvin-Verbindungen prägen derartige Instrumente einen Strom gerade auf den auszumessenden Bauteil auf. Nachdem eine Messung durchgeführt worden ist, muß die Bedienungsperson die Kelvin-Klemmen an den nächsten Bauteil anklemmen, den Wert ablesen und wiederum die Klemmen entfernen und erneut anlegen, und dies wird in der gleichen Art und Weise durchgeführt, bis alle Komponenten ausgemessen worden sind. Demzufolge fließt der Ladestrom fast vollständig durch die auszumessende Komponente, wobei die parallelen Stromwege (falls solche existieren) für gewöhnlich eine so viel höhere Impedanz haben, daß durch die hindurchfließenden Ladeströme nur eine geringe oder keine Bedeutung haben.

Das US-Patent 5 047 722 zeigt ein System zur Messung der Impedanz einer Batteriezelle innerhalb eines Stranges oder Stromkreises aus Batteriezellen. Das dort beschriebene System zieht einen gepulsten, gemessenen oder gesteuerten Ladestrom von dem gesamten Strang ab und, während es dies tut, mißt es die Spannung über jeder Zelle oder parallel zu Gruppen von Zellen, welche den Batteriestrang bilden. Falls die Ausgangsimpedanz des Ladegerätes bei der Meßfrequenz jedoch außergewöhnlich klein - verglichen mit der Impedanz der Batterie - ist, oder falls die Batterie aus mehreren parallelen Strängen gebildet ist, dann kann lediglich ein Teil des für die Messung herangezogenen Ladestroms durch die Zelle oder die zu überprüfende Zusammenschaltung fließen. Falls dies der Fall ist, kann die berechnete Impedanz kleiner als der wahre Wert sein. Im Extremfall, nämlich für gewöhnlich dann, wenn die Impedanz des Ladegerätes sehr klein ist (in der Praxis ist das Anordnen einer großen Kapazität parallel zu den Ausgangsanschlüssen des Ladegerätes üblich, um die Batterie gegen sich rasch ändernde Ströme zu schützen und dies wird im Zusammenhang mit der Herstellung von nicht unterbrechenden Energieversorgungen zunehmend bedeutsamer), kommt nur einer kleiner Prozentsatz des Ladestromes von der Batterie, so daß Impedanzmessungen tatsächlich unmöglich sind. Wenn ein Ladegerät mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz verwendet wird, stellt natürlich das Ladegerät die vorherrschende Schunt-Impedanz dar, so daß das Vorhandensein einer Anzahl paralleler Stränge oder Zellenkreise keine Bedeutung hat.

Es ist daher ein Zweck der vorliegenden Erfindung, in der Lage zu sein, die Batteriezellenimpedanz in einem Batterienotstromsystem der eingangs beschriebenen Art so zu messen, daß alle beschriebenen Probleme gelöst werden, die aus der niedrigen Impedanz des Ladegerätes resultieren und auf das Vorhandensein vieler paralleler Stromkreise zurückzuführen sind.

Das vorangehend Ausgeführte und zusätzliche Ziele werden den Prinzipien der vorliegenden Erfindung entsprechend realisiert bzw. erreicht, wenn die Batteriezellenimpedanzen in einem System gemessen werden, welches wenigstens einen Strang oder Kreis aus Batteriezellen hat, indem lediglich der Ladestrom auf einen Teil eines der Kreise oder Stränge zu einer bestimmten Zeit aufgedrückt wird. Batteriezellenspannungsmessungen werden innerhalb dieses Strang- bzw. Stromkreisteiles durchgeführt. Sodann werden die Ladestromverbindungen zu einem anderen Stromkreisteil gebracht, und Spannungsmessungen werden innerhalb dieses Stromkreisteiles durchgeführt. Dieser Vorgang wird durchgeführt, bis alle Batteriezellen innerhalb des Batterienotstromsystems untersucht worden sind.

Das vorangehend Gesagte wird bei Betrachtung der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen leichter verständlich, in welchen gleiche Elemente in unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszahlen versehen worden sind.

Fig. 1 ist ein Gesamtblockdiagramm eines Batterie notstromsystems des Standes der Technik, in welchem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, welches die Impedanz meßverbindungen zu dem System der Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 zeigt typische vereinfachte Ersatzschaltbilder für das Blockdiagramm der Fig. 2, welches für die Maßwertberechnung verwendet werden kann.

Fig. 4 zeigt typische Strompfade, wenn ein Stromkreisteil des Batteriesystems gemäß der Erfindung geladen wird.

Fig. 1 zeigt ein typisches bekanntes Batterie notstromsystem, welches an das öffentliche Netz 10 angeschlossen ist. Das Notstromsystem ist geeignet, um für die Last 12 beim Feststellen eines Ausfalles der Netzeinspeisung mit Energie zu versorgen. In Fig. 1 ist nicht die direkte Verbindung der Last 12 zum Netz 10 und weiterhin nicht die Anordnung gezeigt, welche die Last 12 von der Energieversorgung 10 trennt, wenn ein Netzspanungsausfall festgestellt wird, weil derartige Einrichtungen hinlänglich bekannt sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Notstromsystem weist eine Reihe von Batterien 14 auf, die mit einem Ladegerät 16 und einem Wechselrichter 18 verbunden sind. Die Batterie 14 weist üblicherweise wenigstens einen Stromkreis von in Reihe geschalteten nachladbaren Batteriezellen auf. Das Ladegerät 16 hält die Batterien innerhalb des Batterienpools 14 auf ihrem vollen Ladepegel, wenn die Netzspannung 10 vorhanden ist, wie dies auch in herkömmlicher Weise ausgeführt wird. Beim Feststellen eines Netzausfalls der Energieversorgung 10 beginnt der Wechselrichter 18 zu arbeiten, um Energie von dem Batteriepool 14 in der gleichen Art und Weise zur Verfügung zu stellen, wie sie normalerweise von der Netzeinspeisung 10 her geliefert wird, und er gibt diese umgeformte Energie zur Last 12, so daß die Last 12 überhaupt keine Unterbrechung in der Energiezufuhr bemerkt.

Üblicherweise liefert die Netzeinspeisung 10 einen Wechselstrom, so daß der Wechselrichter 18 dahingehend wirkt, den vom Batterienpool 14 gelieferten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Die vorangehend getroffenen Feststellungen sind in der Technik bekannt und werden daher nicht weiter im einzelnen erläutert.

Die Fig. 2 dient der Erläuterung der vorliegenden Erfindung, wobei der Batteriepool 14 so beschrieben wird, als ob drei parallel Stränge von 100 Zellen jeweils vorhanden wären. Einer Ausführungsform der Erfindung entsprechend ist jeder der Stränge in zwei Teile von 50 Zellen jeweils unterteilt. Demzufolge weist, wie in Fig. 2 gezeigt, der erste Strang die Abschnitte 20 und 22 auf, der zweite Strang die Abschnitte 24 und 26 und der dritte Stromkreis weist die Abschnitte 28 und 30 auf. Die Stränge 20, 22; 24, 26; und 28, 30 sind zwischen einer ersten Sammelschiene 32 und einer zweiten Sammelschiene 34 parallel geschaltet. Gemäß der Erfindung sind außerdem zwei Ladesteuerstromkreise 36 und 38 vorhanden. Die Ladesteuerstromkreise sind vorzugsweise von derjenigen Art, die in der US-A 5 047 722 beschrieben worden ist. Die Ladesteuerstromkreise 36 und 38 wirken als Ein/Aus-Schalter und in der Einstellung funktionieren sie als Stromregler. Der Laststeuerstromkreis 36 hat einen ersten Anschluß 40, der an die erste Schiene 32 angeschlossen ist, wobei sein zweiter Anschluß 42 über den Anschluß 44 mit dem Laststeuerstromkreis 38 verbunden ist. Der zweite Anschluß 46 des Laststeuerstromkreises 38 ist mit der zweiten Sammelschiene 34 verbunden. Die Verbindung 47 des zweiten Anschlusses 42 des Laststeuerstromkreises 36 und des ersten Anschlusses 44 des Laststeuerstromkreises 38 ist mit einem ersten Schalter 48 verbunden. Zu Zwecken der Darstellung ist der Schalter 48 als ein einpoliger Hebelschalter mit drei Schaltstellungen gezeigt. Die Verbindung 47 ist mit dem Schaltteil 50 des Schalters 48 verbunden. Der Schalter 48 dient zum wahlweisen Verbinden der Laststeuerstromkreise 36, 38 mit den Zwischenverbindungspunkten der Batteriestränge.

Demzufolge ist der Anschluß 52 des Schalters 48 mit dem Zwischenpunkt zwischen den Abschnitten 20 und 22 des ersten Stranges, der Anschluß 54 des Schalters 48 mit dem Zwischenpunkt zwischen den Abschnitten 24 und 26 des zweiten Stranges und der Anschluß 56 des Schalters 48 mit dem Zwischenpunkt zwischen den Abschnitten 28 und 30 des dritten Stranges verbunden. Zu Zwecken der Darstellung sind diese Zwischenpunkte die Mittelpunkte der entsprechenden Stränge.

Gemäß der Erfindung sind Verbindungen ebenfalls parallel zu den Gruppen der Batteriezellen innerhalb der Stränge vorhanden. Diese Verbindungen sind vorzugsweise über jeder einzelnen Batteriezelle vorgesehen. Üblicherweise sind die Batteriezellen, die die Stränge oder Stromkreise bilden, wiederaufladbare Naßzellen, die freiliegende Anschlüsse an ihren Anoden und Kathoden aufweisen. Diese Batteriezellen verbindungen sind alle mit einem Schalter 58 verbunden. Die Verbindungen 60 des ersten Abschnitts 20 des ersten Stranges, die Verbindungen 62 des zweiten Abschnitts 22 des ersten Stranges, die Verbindungen 64 des ersten Abschnitts des zweiten Stranges, die Verbindungen 66 des zweiten Abschnitts 26 des zweiten Stranges, die Verbindungen 68 des ersten Abschnitts 28 des dritten Stranges und die Verbindungen 70 des zweiten Abschnitts 30 des dritten Stranges sind alle mit dem Schalter 58 verbunden. Der Schalter 58 ist außerdem mit dem Spannungsmeßstromkreis 72 verbunden, wobei es sich vorzugsweise um einen Wechselspannungsmesser handelt, der in dem vorgenannten Patent beschrieben worden ist.

Das in Fig. 2 gezeigte System steht unter der Steuerung 74, wobei es sich um einen zweckmäßigerweise programmierten Rechner handelt. Die Steuerung 74 ist mit den Laststeuerstromkreisen 36 und 38, dem ersten Schalter 48, dem zweiten Schalter 58 und dem Spannungsmeßstromkreis 72 verbunden. Die Steuerung 74 arbeitet dahingehend, den Schalter 48 zu betätigen, so daß dieser einen der drei parallelen Stränge auswählt und sodann einen der Laststeuerstromkreise 36 und 38 einschaltet. Zu einer gegebenen Zeit ist lediglich einer der Laststeuerstromkreise 36 oder 38 wirksam. Demzufolge ist zu einem gegebenen Zeitpunkt lediglich einer der Strangabschnitte 20, 22, 24, 26, 28 und 30 mit einem arbeitenden Laststeuerstromkreis 36 und 38 verbunden. Die Steuerung 74 steuert den Schalter 58 dahingehend, in Aufeinanderfolge jede Zelle innerhalb desjenigen Strangabschnittes zu dem Spannungsmeßstromkreis 72 durchzuschalten, welcher mit der Steuerung 74 verbunden ist, und übermittelt die Meßwerte dorthin zur Analyse.

Fig. 3 zeigt ein typisches vereinfachtes Ersatzschaltbild für das in Fig. 2 gezeigte System, und dieses wird nachfolgend zur Beschreibung der Meßwertberechnung herangezogen. Der Ladestromkreis 16 in einer typischen Installation kann als 225-V-Generator 76 in Reihe mit einem Ausgangswiderstand 78 betrachtet werden, wobei diese beiden Elemente parallel zu der Ausgangskapazität 80 und dem zugehörigen wirksamen Reihenwiderstand 81 geschaltet sind. Für gewöhnlich ist der Kondensator 80 sehr groß, so daß er einen niedrigen kapazitiven Widerstand hat, um Stromschwankungen auf ein Minimum herabzusetzen, die vom Ladegerät 16 oder von dem Inverter 18 (in Fig. 3 nicht gezeigt) ausgegeben werden oder herrühren. Da der Kondensator 80 sehr groß ist, um die vorgeschriebene Funktion durchzuführen und weil es sich hierbei um eine Blindstromkomponente handelt, ist es der Widerstand der Stränge selbst, welcher die Hauptkomponente der Stromaufteilung unter Testlastbedingungen darstellt, wie dies nachfolgend im einzelnen erläutert wird.

Der Abschnitt 20 des ersten Batteriestranges kann als 112,5- V-Generator 82 angesehen werden, welcher in Reihe mit einem 50 mOhm-Widerstand 84 liegt. Dies ein typischer Widerstandswert für einen gut funktionierenden Batterie strang. In entsprechender Weise weist der Strangteil 22 einen entsprechenden Generator 86 und einen entsprechenden Widerstand 88 auf. Die Strangteile 24 und 26 sind als einheitliche Stränge mit 225-V-Generator und einem 100 mOhm Widerstand 92 gezeigt. Dementsprechend sind die Strangteile 28 und 30 als ein einheitlicher Strang mit einem 225-V- Generator 94 und einem 100 mOhm Widerstand 96 gezeigt. Die Schienen 32 und 34 sind als Widerstände 98 mit kleinerem Widerstandswert gezeigt, da Sie in einer gut dimensionierten Installation einen kleinen Widerstand im Vergleich zu dem Widerstand der Batteriestränge haben, wobei die verteilten Widerstände 98 in der nachfolgenden Diskussion vernachlässigt werden können.

Der Laststeuerstromkreis 36 weist einen Schalter 100 und in Reihe zu diesem einen veränderlichen Widerstand 102 auf. Der Widerstand 102 ist variabel gezeigt, da sein Wert denjenigen Ladestrom festlegt, der durch den Ladesteuerstromkreis 36 während der Impedanzmessungs- Zeitspanne hindurchfließen darf.

Wie vorangehend bereits erläutert ist eines der durch die Erfindung gelösten Probleme, die Sicherstellung dafür, daß ein ausreichender Strom für Impedanzmeßzwecke zur Verfügung steht, und zwar selbst dann, wenn das Ladegerät 16 eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweist. Fig. 4 zeigt typische Stromwege für den Fall, daß der Strangteil 20 so geladen wird, daß die Messungen der Batteriezellen innerhalb des Stranges 20 stattfinden können. In Fig. 4 ist das Ladegerät 16 als Kondensator 80 in Reihe mit seinem wirksamen Reihenwiderstand 81 gezeigt. Der Generator 76 des Ladegerätes 16 ist in Fig. 4 nicht gezeigt, weil, wie oben erwähnt, der Spannungsmeßstromkreis 72 (Fig. 2) ein Wechselstromvoltmeter ist und die Spannung des Kondensators 80 für die nachfolgend erläuterten Zwecke verwendet werden kann. Auch sind die parallelen Stränge 24, 26 und 28, 30 in Fig. 4 nicht gezeigt, weil deren Impedanz normalerweise wesentlich größer als die Impedanz des Ladestromkreises 16 ist, so daß deren Einfluß auf die Stromflußberechnungen vernachlässigbar ist. Daher sind lediglich der Strangteil 20 und der Strangabschnitt 22 parallel zu dem Laststeuer stromkreis 36 zusätzlich zum Ladegerät 16 gezeigt.

Berechnungen belegen, daß, wenn der Strangteil 20 durch den Ladesteuerstromkreis 36 geladen wird, die Richtung des Stromflusse so ist, daß die Batteriezellen innerhalb des Strangteils 20 entladen werden, jedoch die Batteriezellen innerhalb des Strangteiles 22 aufgeladen werden. Da die Größe des Stromes I₂ durch die Laststeuerschaltung 36 geregelt werden kann, bestimmen die relativen Anteile der Ströme I₁ und I₂ den resultierenden Strom, der durch den Strangteil 20 hindurchfließt, in welchem die Impedanzen der Batteriezellen zu bestimmen sind. Um die Impedanz einer Batteriezelle zu messen, muß ein bekannter oder beträchtlicher Strom mit meßbarer Amplitudengröße durch die Zelle hindurchfließen. Falls sich die Bedingungen so ändern, daß ein hinreichender Stromfluß durch den Batteriestrang nicht aufrechterhalten werden kann, kann die Impedanzmessung unmöglich werden. Gemäß der Erfindung kann man andererseits sicherstellen, daß wenigstens ein minimaler Strom zu Meßzwecken durch den Strangteil 20 hindurchfließt.

Unter Berücksichtigung des Vorgenannten tritt der minimale Anteil des Ladestroms, der durch den Strangteil 20 hindurchfließt, auf, wenn der Strom I₁ ein Maximum hat, was der Fall ist, wenn der Wert des Widerstandes des Ladegerätes 16 Null ist. Dies ist der Widerstand der parallelen Kombination der Widerstände 78 (nicht gezeigt in Fig. 4) und 81. Stromflußberechnungen belegen, daß für diese Bedingung, der durch den Strangabschnitt 20 fließende Strom (d. h. I₂-I₁) genau die Hälfte des Ladestroms I₂ ist. Unter der Annahme, daß für den entsprechenden Zeitpunkt, der Laststeuerstromkreis 36 den Strom 21 auf 20 A regelt, dann gilt:

I₁ =(225-112,5-112,5+I₂×0,050)/(0,050+0,050+0) = 10 A.

Falls lediglich ein Batteriestrang im System vorhanden ist und die Ausgangsimpedanz des Ladegerätes 16 verglichen mit der Impedanz des Batteriestranges hoch ist, dann wird im wesentlichen der gesamte Ladestrom durch den Strang hindurchfließen. Der allgemeine Fall kann dann so festgehalten werden, daß der maximal mögliche Ladestrom für Meßzwecke derjenige Strom ist, der durch die Meßeinrichtung aufgeprägt wird und der minimale mögliche Meßstrom ist dem gleichen Prozentsatz des gesamten Ladestroms wie 1 minus dem Bruchteil des Stranges, über welchen der Ladestrom aufgeprägt wird.

In einem mehr üblichen Fall, wo der Wert des Widerstandes des Ladegerätes 16 0,02 Ohm beträgt, gilt dann

I₁ = (0,05I₂)/(0,12) = 8,33 A.

Der Strom durch den Strangteil 20 würde dann sein:

I₂-I₁=20-8,33= 11,67 A.

Insgesamt, falls der Ladestrom I₂ aus einem vollen Strang abgezogen wird, welcher von einem Ladegerät gespeist wird, dessen Ausgangsimpedanz im wesentlichen Null ist, dann würde im wesentlichen nichts von dem Ladestrom von der Batterie her stammen, sondern statt dessen durch das Ladegerät geliefert werden, wodurch die Messung der Batterie strangimpedanz möglich ist. Falls jedoch der Strang in zwei Teile unterteilt wird, wird lediglich die Hälfte des Stromes von einem Ladegerät kommen, welches im wesentlichen eine Nullimpedanz hat.

Die praktische Anwendung dieses Konzeptes ist wie folgt. Die Ausgangsimpedanz des Ladegerätes ist für den Hersteller der Meßausrüstung für gewöhnlich unbekannt und für irgendeine spezielle Ausführungsform eines Ladegerätes kann diese von beträchtlich größer bis beträchtlich kleiner als die Impedanz der Batterie schwanken. Die Batteriekonfiguration und der Typ der Zellen kann unbekannt sein oder kann sich in Zukunft ändern. Unabhängig von diesen Bedingungen stellt nun die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung sicher, daß nicht weniger als 50% des Ladestroms für Meßzwecke zur Verfügung stehen. Um die Berechnung der Impedanz aus der gemessenen Spannung zu ermöglichen, kann entweder der Strom ebenfalls gemessen werden oder er kann auf einen zweckmäßigen Wert eingeregelt werden, so daß der Prozentsatz des durch den ausgemessenen Strangteil hindurchfließenden Stromes bekannt ist.

Bei der vorangehenden Beschreibung ist angenommen worden, daß jeder Batteriestrang in zwei gleiche Teile unterteilt worden ist und daß zwei Ladesteuerstromkreise vorgesehen sind. Es ist selbstverständlich, daß bei zweckmäßigen Veränderungen des Schalters 48 jeder Batteriestrang in mehr als zwei Teile unterteilt werden kann und weiterhin, daß jeder Laststeuerstromkreis für jeden Satz von Strangabschnitten eingesetzt werden kann oder daß lediglich ein einziger Ladesteuerstromkreis vorgesehen sein kann und wahlweise mit dem zu messenden Strangteil verbunden wird.

Insgesamt gesehen ist eine Verbesserung bei der On-Line- Batterieimpedanzmessung beschrieben worden. Obgleich eine Ausführungsform lediglich als Beispiel erläutert worden ist, ist es für den Fachmann dennoch erkennbar, daß verschiedene Modifikationen und Anpassungen an die beschriebene Ausführungsform durchgeführt werden können und daß die vorgelegte Beschreibung der Erfindung diese nicht begrenzen soll, sondern daß dies durch die Ansprüche geschieht.

Claims

1. Kombination mit einem Batteriesystem, welches wenigstens einen Strang von in Reihe geschalteten nachladbaren Batteriezellen und Ladeeinrichtungen aufweist, die parallel zu wenigstens einem der Stränge der zu ladenden Batteriezellen geschaltet ist, ferner eine Anordnung zum Messen der Impedanz der Batteriezellen, ohne die Batteriezellen vom Batteriesystem abzutrennen, aufweisend:
eine Einrichtung zur Herstellung von Verbindungen über Gruppen der Batteriezellen, wobei jede Gruppe innerhalb eines entsprechenden einzelnen Stranges vorgesehen ist und wenigstens eine Batteriezelle umfaßt;
eine Ladeeinrichtung, um elektrische Ströme zu erzeugen;
eine erste Schalteinrichtung, die zwischen der Ladeeinrichtung und wenigstens einem vorbestimmten Punkt in jedem der Stränge, wobei wenigstens ein vorbestimmter Punkt jeden Strang in wenigstens zwei Abschnitte unterteilt, wobei wenigstens eine der Gruppen der Zellen innerhalb jedes Abschnittes innerhalb jedes Stranges vorhanden ist;
eine zweite Schalteinrichtung, die an die Verbindungen angeschlossen ist;
eine Spannungsmeßeinrichtung, die mit der zweiten Schalteinrichtung verbunden ist; und
Steuereinrichtungen, die mit der ersten und der zweiten Schalteinrichtung verbunden sind, um die erste Schalteinrichtung zu steuern, um die Ladeeinrichtung in Aufeinanderfolge auf jeden Teil jedes Stranges aufzuschalten, und um die zweite Schalteinrichtung zu steuern, um die Spannungsmeßeinrichtung in Aufeinanderfolge auf jede Gruppe der Zellen innerhalb des Abschnittes jedes Stranges aufzuschalten, an welcher die Last zu diesem Zeitpunkt angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die vorgegebenen Punkte jeden Strang in eine vorbestimmte Anzahl von Abschnitten unterteilten und die Last eine Mehrzahl von Lasten umfaßt, wobei die Zahl der Lasten gleich der vorbestimmten Zahl ist und jede Last wahlweise an den entsprechenden Teil jedes Stranges durch die erste Schalteinrichtung parallel aufschaltbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Last wahlweise in den Leitungszustand und einen Nichtleitungszustand schaltbar ist und daß die Steuereinrichtung an die Mehrzahl der Lasten zwecks wahlweiser Steuerung der Leitungszustände der Lasten angeschlossen ist, wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist, so daß lediglich eine Last, welche parallel zum entsprechenden Teil eines Stranges durch die erste Schalteinrichtung geschaltet ist, sich im Leitungszustand befindet.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zahl zwei ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Last wahlweise in einen Leitungszustand und einen Nichtleitungszustand schaltbar ist, und daß die Steuereinrichtung an die Lasteinrichtung zur Steuerung des leitenden Zustandes der Last angeschlossen ist, wobei die Steuereinrichtung arbeitet, um zu bewirken, daß die Last sich im Leitungszustand befindet, wenn die Last durch die zweite Schalteinrichtung parallel zu einem Teil eines Stranges geschaltet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasteinrichtung eine Einrichtung aufweist, um den Strom durch diese hindurch auf einem vorbestimmten Wert einzuregeln.

7. Kombination:
einer ersten Sammelschiene;
einer zweiten Sammelschiene;
einer Mehrzahl von Batteriezellen, die als eine Mehrzahl paralleler Stränge zwischen die erste und die zweite Sammelschienen geschaltet sind, wobei die Stränge jeweils die gleiche Anzahl von Zellen aufweisen;
einer Ladeeinrichtung zum Laden der Batteriezellen, wobei die Ladeeinrichtung an die erste und die zweite Sammelschiene angeschlossen ist;
einer ersten Lasteinrichtung, die einen ersten und einen zweiten Anschluß zum wahlweisen Stromleiten zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Anschluß aufweist;
einer zweiten Lasteinrichtung, die einen ersten und einen zweiten Anschluß zum wahlweisen Leiten von elektrischem Strom zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Anschluß aufweist;
einer Einrichtung zum Verbinden des ersten Anschlusses der ersten Lasteinrichtung mit der ersten Sammelschiene, des zweiten Anschlusses der ersten Lasteinrichtung mit dem ersten Anschluß der zweiten Lasteinrichtung und des zweiten Anschlusses der zweiten Lasteinrichtung mit der zweiten Sammelschiene;
einer ersten Einrichtung, um Verbindungen zu einem entsprechenden mittleren Punkt in jedem Strang herzustellen;
einer ersten Schalteinrichtung, die an die erste und die zweite Lasteinrichtung und die erste Verbindung angeschlossen ist, um wahlweise den zweiten Anschluß der ersten Last und den ersten Anschluß der zweiten Last mit dem mittleren Punkt eines ausgewählten Stranges zu verbinden;
einer zweiten Einrichtung zur Parallelverbindung von Gruppen der Batteriezellen, wobei jede Gruppe wenigstens eine Batteriezelle aufweist und alle Batteriezellen innerhalb jeder Gruppe innerhalb eines Stranges angeordnet sind;
einer Spannungsmeßeinrichtung;
einer zweiten Schalteinrichtung, die an die Spannungs meßeinrichtung und an die zweite Verbindung angeschlossen ist, um eine Einrichtung zum wahlweisen Anschließen der Spannungsmeßeinrichtung parallel zu einer ausgewählten Gruppe der Batteriezellen zu bilden; und
einer Steuereinrichtung, die an die erste und die zweite Last und die erste und die zweite Schalteinrichtung angeschlossen ist, um

a) die erste Schalteinrichtung so zu steuern, daß diese die erste und die zweite Last in Aufeinanderfolge an die Zwischenpunkte anschließt;
b) entweder die erste oder die zweite Last in den Leitungszustand zu steuern und
c) die zweite Schalteinrichtung dahingehend zu steuern, daß die Spannungsmeßeinrichtung in Aufeinanderfolge an jede Gruppe der Batteriezellen innerhalb des Stranges parallel angeschaltet und an welche die erste und die zweite Last angeschlossen ist und innerhalb desjenigen Teiles des verbundenen Stranges, über welchen die erste oder die zweite Last leitend ist.

8. Verfahren zur Messung der Impedanz einer Mehrzahl von wiederaufladbaren Batteriezellen, die in wenigstens einem Strang von in Reihe verbundenen Batteriezellen angeordnet sind, um ein Batteriesystem zu bilden, welches ein Ladegerät aufweist, das parallel an den oder die Stränge angeschlossen ist, aufweisend die folgenden Stufen:
Erzeugen einer Last, um Strom zu leiten;
Vorsehen einer Spannungsmeßeinrichtung;
Anschließen der Last in Aufeinanderfolge an parallele Abschnitte des oder die Stränge, wobei jeder Abschnitt eine kleinere Anzahl als die gesamte Zahl der Batteriezellen innerhalb eines Stranges hat, und
Anschließen der Spannungsmeßeinrichtung in Aufeinander folge an jede Batteriezelle innerhalb desjenigen Strang teiles, an welche die Last angeschlossen ist.