DE2633305C2 - Verfahren zur Kontrolle einer Akkumulatorenbatterie - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle einer aufgeladenen und elektrolytgefüllten Akkumulatorbattcrie,
insbesondere einer Bleiakkumulatorbatterie. Die Kontrolle erfolgt beispielsweise zu dem Zeitpunkt,
in dem die Batterie die Fertigungsstraße verläßt.
Es ist bekannt, daß bestimmte elektrische Fehler von jo Batterien einerseits durch Messen der Batteriespannung
am Ende der Formations- und Ladestufe erkannt werden, wodurch Batterien ausgesondert werdenderen
Ladeendspannung unter einer vorbestimmten Schwelle liegt, zum anderen durch Schnellentladevorrichtungen,
wodurch Batterien ausgeschieden werden, deren Spannung nach einigen Entladesekunden zu stark absinkt.
Diese Mittei 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 zur Feststellung von Fehlern, wie beispielsweise Kurzschlüssen,
nach einer Voliadung vor, d. h. in der Praxis bei der Endkontrolle der Batterie.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kontrolle einer aus in Reihe geschalteten Akkumulatoren
bestehenden 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.
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.
Das Vorhandensein eines Kurzschlusses in einem Akkumulator äußert sich in einem Übergangsspannungsunterschied,
der um so 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 Minuten bis etwa 10 Stunden nach Ladeende, wobei die Messung 1 Stunde
nach Ladeende bevorzugt wird.
Weitere Besonderheiten und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden in der nachfolgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die vier Figuren verdeutlicht
Die F i g. 1 und 2 zeigen die Kurvenverläufe der Übergangsleerlaufspannung in Abhängigkeit von der
Zeit / 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.
F i g. 4 stellt schematisch eine Vorrichtung ähnlich der in F i g. 3 gezeigten dar, die jedoch für die Kontrolle von
Batterien geeignet ist, deren elektrische Anschlüsse nicht von außen zugänglich sind.
Die nachfolgend aufgezeigten Beispiele betreffen Bleibauerien 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 F i g. 1 werden Kurven A und MA der Spannung U
(Volt) in Abhängigkeit von der Zeit ί (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 etwa 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
Ua und Uma erbringt eine Differenz Uma—U,\\ die Batterie
wird ausgesondert, wenn diese Differenz über einen vorbestimmten Schwellwert hinausgeht. Im Falle
der Fig. 1 handelt es sich um einen mittelgroßen Kurzschluß von etwa 100 mA.
In F i g. 2 erscheinen die Kurven B und MB, die in
Abhängigkeit von der Zeit die Übergangsspannungsänderungen Ub und Um bei geöffnetem Stromkreis eines
defekten Akkumulators und des durchschnittlichen Bezugsakkumulators repräsentieren. In diesem Fall handelt
es sich um einen starken Kurzschluß von etwa 1 A, und die Stabilisierung des Potentials der Zelle im offenen
Stromkreis ist im Vergleich zum Fall gemäß F i g. 1 erheblich beschleunigt.
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 durchschnittlichen Übergangsleerlaufspannung sämtlicher Akkumulatoren der zugehörigen Batterie
verglichen. Hierzu kann die in Fig. 3 schematisch dar-
gestellte 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 U 6
an einen Rechner 5 weiterleiten. Der Rechner 5 bestimmt die durchschnittliche Übergangsspannung im offenen
Stromkreis
10
Uu =
und leitet an einen Komparator 6 Signale, die die Differenz Um— Uifivon 1 bis 6) angeben.
Der Komparator 6 sendet ein Ausgangssignal, wenn Um— Ui größer als ein vorbestimmter Schwellwert LO
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 hintereinander liegenden Akkumulatoren
gemessene Spannung U 2 bis U 6 entspricht dem Potentialunterschied zwischen den positiver. Platten eines
ersten Akkumulators und den negativen Platten ei- jo nes zweiten Akkumulators (oder umgekehrt). Die zuvor
bestimmte Spannung U1 ist hier gleich U\+ + U\ -, wobei
U\ + die zwischen der positiven Klemme 3 der Batterie
und der Elektrode 30 und U\ - die zwischen der Elektrode 35 und der negativen Klemme 2 gemessene Spannung
ist. Die Batterie wird für einen Fehler in der /-ten Zelle ausgesondert, wenn die Differenz Um— U, größer
als ein vorbestimmter Schwellenwert LO 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.
45
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Kontrolle einer aus in Reihe geschalteten Akkumulatoren bestehenden 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 Obergangsspannung pro Akkumulator mit der
durchschnittlichen Ubergangsleerlaufspannung aller Akkumularoren verglichen wird und dab schließlich
die Batterie ausgesondert wird, wenn die Differenz zwischen der durchschnittlichen Übergangsleerlaufspannung
und einer der Einzelübergangsleerlauf- is spannungen der Akkumulatoren größer als ein vorbestimmter
Wert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übeigangsspannungsmessung
nach etwa einer Stunde erfolgt.
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