METHOD OF MONITORING THE CHARGING OF BATTERIES

Abstract: 1. Method for monitoring the charging of batteries, particularly of low-maintenance or no maintenance batteries, in which a specific charging voltage is applied at particular time intervals for a brief duration of measurement and the charging current is measured, characterized in that a charging voltage is continuously applied during the charging and that a distinctly increased charging voltage is applied as the specific charging voltage during the brief interval of measurement, particularly at the end of the charging, so that a charging current flows which can be easily detected by measurement.

Description: Verfahren zur TTberwachung der Ladung von Batterien Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ber- wachung der Ladung von Batterien gemäR dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie. auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren bzw. die Einrichtung kann z.B. bei der Ladung von wartungsarmen bzw. wartungsfreien Bleibatterien für Notbeleuchtungen angewendet werden. Die Erfindung wird am Beispiel der wartungsarmen bzw. wartungsfreien Bleibatterie beschrieben, ist jedoch auch für andere Batterietypen anwendbar, soweit sie eine ähnliche Ladecharakteristik aufweisen. Verfahren und Einrichtungen zur Überwachung der Ladung von Batterien dienen zur Kontrolle der Batterie und des Ladegerätes während des Ladevorganges. Messergebnisse oder Ausgangssignale von Überwachungseinrichtungen können z.B. zur Steuerung von Ladeeinrichtungen, zur Beurteilung des Batteriezustandes oder für Warnmeldungen verwendet werden. Zur Überwachung der Ladung wird üblicherweise die Spannung und der Ladestrom gemessen. Die Ladung erfolgt meistens nach dem bekannten Konstantspannungsverfahren. Erschwerend für die Überwachung ist dabei die Eigenschaft von Batterien, insbesondere von wartungsarmen bzw. wartungsfreien Bleibatterien, dass der Ladestrom am Ende der Ladung sehr kleine Werte annimmt. Der Ladestrom kann sogar nahezu den Wert Null annehmen, so dass nicht ohne weiteres festgestellt werden kann, ob eine Verbindung zwischen Batterie und Ladegerät besteht. Beispielsweise kann der Ladestrom einer 6-Ah-Batterie von 1 A bei Ladebeginn auf weniger als 200CAA bei Ende der Ladung zurückgehen. Um den kleinen Restladestrom zu messen, kann man in die Batterieleitungen einen Shunt schalten und die daran abfallende kleine Spannung mit Hilfe von hochgenauen elektronischen Schaltungen (z.B. Operationsverstärker, Komparatoren) verarbeiten. Diese Lösung ist jedoch sehr aufwendig. Bekannt ist auch ein Verfahren, bei dem ein Prüfstrom aus einer Prüfstromquelle eingespeist wird. Die Prüfstromquelle muR dabei auf den jeweiligen Batterietyp abgestimmt sein und der Prüfstrom muss kleiner sein als der zu erwartende kleinste Reststrom. In Grenzfällen, z.B. bei niedrigen Temperaturen und gleichzeitigen Streuungen der Batteriedaten, ist dieses Verfahren nur sehr bedingt einsetzbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, die eine zuverlässige ffberwachung der Batterieiadung, insbesondere am Ende des Ladevorganges ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen ange geben. Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen darin, dass durch die kurzzeitige erhöhte Spannung ein mit einfachen Mitteln deutlich messbarer Strom fliesst. Streuungen in den Batteriedaten und unterschiedliche Batterietemperaturen beeinträchtigen die Überwachung nicht. Bleibt trotz erhöhter Spannung ein Stromfluss aus, so ist dies ein deutlicher Hinweis auf entweder ein defektes Ladegerät bzw. eine unterbrochene Ladeleitung oder aber auf einen hohen Kapazitätsverlust der Batterie. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist ein Blockschema zu einem Ladegerät 1 mit angeschlossener Batterie 2 und einer Überwachungs- einrichtung 3 dargestellt. In eine der. Anschlussleitungen 30 ist ein Shunt 4 zur Strommessung eingeschaltet. Die Uberwachungseinrichtung 3 enthält einen Pulsgenerator 5, eine Auswerteeinrichtung 6 und eine Störungsanzeige 7. Das Ladegerät 1 enthält einen oder mehrere steuerbare Leistungshalbleiter 8, die von einer Spannungsvergleichsschaltung 9 und anderen nicht dargestellten Steuereinrichtungen angesteuert werden. Am Eingang der Spannungsvergleichsschaltung 9 liegt die Ausgangsspannung des Ladegerätes 1 und eine Referenzspannung aus einer steuerbaren Referenzspannungsquelle 10, die mit einem Steuereingang 11 des Ladegeräts 1 verbunden ist. Der Pulsgenerator 5 ist sowohl mit dem Steuereingang 11 als auch mit der Auswerteeinrichtung 6 verbunden. Die Störungsanzeige 7 ist an der Auswerteeinrichtung 6 angeschlossen. An die Auswerteeinrichtung 6 sind drei Mess- leitungen 31 zur Erfassung der Batteriespannung und des Spannungsabfalls am Shunt 4 angeschlossen. Die Ladung der Batterie 2 erfolgt durch das Ladegerät 1 in der üblichen Weise aufgrund einer auf die Batterie 2 abgestimmten Ladekennlinie. Diese übliche Steuerung der Ladespannung wird überlagert durch Steuersignale vom Pulsgenerator 5, die über den Steuereingang 11 auf die Referenzspannungsquelle 10 gegeben werden und die Referenzspannung verändern. Dabei wird die Referenzspannungsquelle 10 in relativ grossen Zeitabständen, z.B. alle 10 sec für eine kurze Prüfzeit, z.B. 10 ms Dauer, vom Steuersignal des Pulsgenerators 5 verstellt. Zur Schonung der Batterie 2 sollen die Zeitabstände ausreichend hoch und die Prüfzeit möglichst kurz gewählt werden. Ausserdem soll die damit kurzzeitig erhöhte Ausgangsspannung am Ladegerät 1 auf einen zulässigen Wert, z.B. 2,5V/Zelle einer Bleibatterie, begrenzt werden. Die Auswerteeinrichtung 6 erfaRt die BatteriesDannung, die Spannung am Shunt 4 und den Impuls des Pulsgenerators 5. Die am Shunt 4 gemessene Spannung wird mit einer vorgegebenen Referenzspannung verglichen. Wenn während der Dauer des vom Pulsgenerator abgegebenen Impulses die am Shunt 4 gemessene Spannung nicht die Höhe der Referenzspannung erreicht, erfolgt eine Störungsmeldung mit Hilfe der Störungsanzeige 7. Die Auswerteeinrichtung 6 kann durch Messung der Batteriespannung und des Spannungsabfalls am Shunt 4 auch feststellen, wann die Endphase des Ladevorganges erreicht ist und z.B. erst in dieser Endphase den Pulsgenerator einschalten. Die Funktionen der Überwachungseinrichtung 3, also die Impulserzeugung, die Auswertefunktionen und die Ansteuerung der Störungsanzeige 7 können vorteilhaft mit Hilfe eines Mikroprozessors realisiert werden.

Claims: Ansprüche 1. Verfahren zur Überwachung der Ladung von Batterien, insbesondere wartungsarme bzw. wartungsfreie Batterien, wobei die Ladespannung und der Ladestrom gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ladung und insbesondere am Ende der Ladung in bestimmten Zeitabständen für eine kurze Dauer die Ladespannung erhöht wird, so dass während dieser Dauer ein erhöhter Ladestrom fliesst, und dass während der Dauer der erhöhten Ladespannung eine Messung und Auswertung des Ladestroms erfolgt. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein Ladegerät mit einer Batterie über einen Shunt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungseinrichtung (3) vorgesehen ist, die einen Pulsgenerator (5), eine Auswerteeinrichtung (6) und eine Störungsanzeige (7) enthält, wobei an die Überwachungseinrichtung (3) Messleitungen (31) zur Erfassung der Spannung an der Batterie (2) und am Shunt (4) angeschlossen sind und Spannungsimpulse des Pulsgenerators (5) über einen Steuereingang (11) des Ladegeräts (1) zu einer Referenzspannungsquelle (10) geführt sind, die über eine Spannungsvergleichsschaltung (9), die ausserdem mit dem Ausgang des Ladegeräts (1) verbunden ist, die Ladespannung verändert. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen des Pulsgenerators (5) der Auswerteeinrichtung (6) und eine Ansteuerung der Störungsanzeige (7) in einem Mikroprozessor zusammengefasst sind.

Inventors: JUTTE, REINHOLD, KLAAS, WILFRIED, Jütte, Reinhold
Applicants: CEAG LICHT- UND STROMVERSORGUNGSTECHNIK GMBH
Application year: 1984
Main classification: H02J7
IPC codes: H02J7