DE3818034A1

DE3818034A1 - Meter for the display of the internal resistance of a battery

Info

Publication number: DE3818034A1
Application number: DE3818034A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Wallrafen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1989-11-30

Abstract

In a device for the display of the electrical internal resistance of non-ideal voltage sources of respectively rechargeable and non-rechargeable batteries, provision is essentially made of a simple alternating current source for the drive with a parallel-connected frequency-selective amplifier stage for signal preparation, so that the measured signal is connected to a display as a proportional variable for the internal resistance. A four-wire lead provided as far as the test probes does not falsify the measuring result because of lead losses. A handy design makes for a simple-to-operate measuring device for battery diagnosis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige des Innenwiderstandes beliebiger nichtidealer Spannungsquellen respektive Batterien.The invention relates to a device for display the internal resistance of any non-ideal Voltage sources or batteries.

Zur Bestimmung des Ladezustandes einer Autobatterie sind Säuredichte-Meßvorrichtungen bekannt. Die Säuredichte ist, sulfatfreie Platten vorausgesetzt, ein direktes Maß zum Ladezustand.To determine the state of charge of a car battery Acid density measuring devices are known. The Acid density is, assuming sulfate-free plates, a direct measure of the state of charge.

Die Leerlaufspannung einer Batterie hat keine eindeutige Beziehung zum Ladezustand.The open circuit voltage of a battery has none clear relationship to the state of charge.

Stand der Technik ist ebenfalls die kurzzeitige Messung eines relativ hohen Stromes durch einen bestimmten Leistungswiderstand. Je nach Nennkapazität sollte eine gut geladene Batterie einen bestimmten Entladestrom erreichen. Um der Batterie nicht zuviel Energie zu entnehmen, muß diese Meßmethode sehr schnell erfolgen. Der Zusammenhang zwischen Entladestrom und Ladezustand ist nicht eindeutig. The state of the art is also temporary Measurement of a relatively high current through a certain power resistance. Depending on Nominal capacity should be a well-charged battery reach a certain discharge current. To the The battery does not have to take too much energy Measurement method take place very quickly. The relationship between discharge current and state of charge is not clearly.

Der Trend zu wartungsfreien Batterien erlaubt es zudem nicht mehr, die Säuredichte zu messen. Zur Ermittlung des Ladezustandes sind deshalb nur die Polklemmen als Meßabgriff verfügbar.The trend towards maintenance-free batteries allows it also no longer to measure the acid density. To Determining the state of charge is therefore only the Pole terminals available as measuring tap.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein sehr einfach zu bedienendes Meßgerät vorzuschlagen, das den niedrigen Innenwiderstand von Batterien direkt anzeigt. Je kleiner der Wert des Innen widerstandes, um so kleiner wird der Spannungs zusammenbruch bei einem bestimmten Entladestrom.The object of the present invention is therefore a propose a very easy-to-use measuring device, that the low internal resistance of batteries directly displays. The smaller the value of the inside resistance, the smaller the tension breakdown at a certain discharge current.

Der Anzeigemeßbereich läßt sich so dimensionieren, daß mit einem Gerät 1,5-Volt-Haushaltsbatterien bis hin zu 24-Volt-Fahrzeugbatterien gemessen werden können. Aufgrund der einfachen Handhabung ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung sowohl für Diagnose zwecke geeignet (gute, schwache oder leere Batterien), als auch zur Kalkulation der maximalen Strombelastung einer Batterie unter der Bedingung, daß die Versorgungsspannung eines batteriebetriebenen Gerätes einen bestimmten Wert nicht unterschreiten darf.The display measuring range can be dimensioned so that up to 1.5 volt household batteries with one device towards 24 volt vehicle batteries can be measured can. Because of the easy handling, the Measuring device according to the invention both for diagnosis suitable purposes (good, weak or empty Batteries), as well as for calculating the maximum Current load of a battery under the condition that the supply voltage of a battery powered Device does not fall below a certain value may.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich noch preiswerter herstellen, wenn der Teil zur Meßaus wertung in einem Universaltester (z. B. Autodiagnose tester, Digitalmultimeter) integriert wird, so daß das Gehäuse und Anzeigemittel (analog oder digital) mehrfach genutzt werden kann.The device according to the invention can still be produce cheaper if the part for measuring evaluation in a universal tester (e.g. car diagnosis tester, digital multimeter) is integrated, so that the housing and display means (analog or digital) can be used multiple times.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfobjekt mit einer Wechselstromquelle einer festen Frequenz beaufschlagt ist und die nicht verschwindende Wechselspannung, bedingt durch den vorhandenen Innenwiderstand des Prüfobjektes, über eine frequenzbandbegrenzte Verstärkerstufe derart aufbereitet ist, daß die Signalgröße als Maß des Innenwiderstandes mit einer beliebigen Anzeige verbunden ist.The device according to the invention is thereby characterized in that the test object with a AC source of a fixed frequency is applied and the not disappearing AC voltage, due to the existing Internal resistance of the test object, via a frequency band limited amplifier stage such is prepared that the signal size as a measure of Internal resistance with any display connected is.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß eine Vierdrahtleitung bis zu den Prüf spitzen vorgesehen ist, damit die ohmschen und induktiven Widerstände der Meßleitung nicht das Meßergebnis verfälschen.An advantageous embodiment of the invention exists in that a four-wire line up to the test tips is provided so that the ohmic and inductive resistances of the measuring line not that Falsify measurement result.

Um die Bedienung zu vereinfachen und die Herstell kosten zu senken, wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine automatische Ein- und Ausschaltung vorgeschlagen, die durch die Kontaktgabe der Prüfspitzen an den Batteriepolen aktiviert wird.To simplify the operation and the manufacturing To reduce costs is with the invention Device an automatic switching on and off proposed by contacting the Test tips on the battery poles is activated.

Um den Forderungen einer großen Meßbereichsspanne mit gleichzeitiger hoher Auflösung gerecht zu werden, ist die Anzeigeausführung vorzugsweise digital. Praktische Werte liegen zwischen 0 ... 2000 mOhm mit 1 mOhm Auflösung.To meet the requirements of a large measuring range high resolution at the same time the display version preferably digital. Practical values are between 0 ... 2000 mOhm 1 mOhm resolution.

Aus Kostengründen ist auch eine einfache Analog anzeige vorteilhaft, wenn nur bestimmte Batterie gruppen erfaßt werden sollen (z. B. Autobatterien mit 5 mOhm . . . 20 mOhm).A simple analogue is also used for cost reasons display advantageous if only certain battery groups should be recorded (e.g. car batteries with 5 mOhm. . . 20 mOhm).

Die erfindungsgemäße Ausführungsform ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrer Figuren dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. The embodiment of the invention is schematic shown in the drawing using several figures and described in more detail below.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 die Ausführung der Meßvorrichtung als Blockschaltbild und Fig. 1 shows the execution of the measuring device as a block diagram and

Fig. 2 den exemplarischen Schaltungsaufbau. Fig. 2 shows the exemplary circuit structure.

Für die Spannungsversorgung der gesamten Meßvorrichtung ist eine Batterie 1, 11 vorgesehen, die über einen elektronischen Schalter 2, 12 zuge schaltet wird, wenn ein Testobjekt 10, 20 (z. B. Batterie) mit den Prüfspitzen 19, 21 kontaktiert wird. Eine Mindestspannung von etwa 0,8 V wird vor ausgesetzt um den elektronischen Schalter zu steuern.For the voltage supply of the entire measuring device, a battery 1 , 11 is provided which is switched on via an electronic switch 2 , 12 when a test object 10 , 20 (e.g. battery) is contacted with the test probes 19 , 21 . A minimum voltage of about 0.8 V is exposed to control the electronic switch.

Ein freilaufender Rechteckgenerator 3, 13 mit konstanter Amplitude und einer Frequenz von etwa 1 kHz steuert den Spannungs-Strom-Wandler 4, 14 mit einer Ausgangs-Stromsenke von etwa 50 mA. Eine rechteckförmige Pulsform ist insofern vorteilhaft, daß die Verlustleistung des Schalttransistors gering ist.A free-running rectangular generator 3 , 13 with a constant amplitude and a frequency of approximately 1 kHz controls the voltage-current converter 4 , 14 with an output current sink of approximately 50 mA. A rectangular pulse shape is advantageous in that the power loss of the switching transistor is low.

Über eine Vierdraht-Leitung 22, 24 bis zu den Prüf spitzen 19, 21 ist ein Bandpaßfilter 5, 15 parallel geschaltet und überträgt nur den reinen Wechsel spannungsanteil, der durch den Innenwiderstand der Batterie 10, 20 resultiert. Eine nachfolgende Ver stärkerstufe 6, 16 bringt das geringe Wechsel spannungssignal in der Größenordnung einiger mV auf praktisch besser auswertbare Bereiche. Die Schaltung 7, 17 richtet das Wechselspannungssignal gleich. Durch die Rückkopplung in der Schaltungsanordnung 17 wird erreicht, daß auch Wechselspannungen gleichge richtet werden, die weit unterhalb der Dioden schwellenspannung liegen. Via a four-wire line 22 , 24 up to the test tips 19 , 21 , a bandpass filter 5 , 15 is connected in parallel and transmits only the pure AC component that results from the internal resistance of the battery 10 , 20 . A subsequent amplifier stage 6 , 16 brings the low alternating voltage signal in the order of a few mV to practically better evaluable areas. The circuits 7 , 17 rectify the AC voltage signal. The feedback in the circuit arrangement 17 ensures that alternating voltages are also rectified which are far below the diode threshold voltage.

Ein digitales Anzeigenmodul mit integriertem Analog- Digital-Wandler 8, 18 setzt die ausgewertete Gleich spannung direkt als Innenwiderstandswert des Prüf objektes um. Die angezeigte Größe in "mOhm" ist an unterschiedlichen Baugruppen 3, 4, 6, 7, 8 als Proportionalitätsfaktor einstellbar. Auf eine Nullpunktjustierung kann verzichtet werden, falls Offsetfehler durch den Einsatz entsprechender Bauteile vernachlässigbar sind.A digital display module with an integrated analog-to-digital converter 8 , 18 converts the evaluated direct voltage directly as the internal resistance value of the test object. The displayed size in "mOhm" can be set as a proportionality factor on different modules 3 , 4 , 6 , 7 , 8 . Zero adjustment is not necessary if offset errors due to the use of appropriate components are negligible.

Nach einer einfachen Ausführung ist eine kosten günstigere Analoganzeige 9 alternativ dargestellt.According to a simple embodiment, a cheaper analog display 9 is alternatively shown.

Auf einen Gleichrichter kann außerdem verzichtet werden, wenn ein Dreheisenmeßwerk 23 als Anzeige mittel verwendet ist.A rectifier can also be dispensed with if a moving iron measuring device 23 is used as the display medium.

Claims

1. Device for measuring the electrical internal resistance of a real voltage source, in particular rechargeable and non-rechargeable batteries, characterized in that the battery is acted upon as a test object ( 10 ) with an alternating current source ( 3 , 4 ) and the alternating voltage resulting from the internal resistance via a frequency-selective amplifier stage ( 5 , 6 ) is prepared in such a way that the signal size is connected to a display ( 8 , 9 ) as a measure of the internal resistance of the test object.

2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring lines ( 22 ) between the measuring device and the battery is designed as a four-wire line up to the test probes ( 21 ).

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the output stage of the alternating current source ( 4 ) is designed as a simple unipolar current source (current sink).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a rectangular pulse shape for controlling the current source ( 4 ) is provided.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply battery ( 1 ) with a circuit ( 2 ) is automatically switched on when the battery ( 10 ) is connected to the measuring lines ( 22 ) and switches off again automatically when the measuring lines are separated again.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the battery to be measured ( 10 ) itself takes over the operating voltage supply of the measuring device.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a moving iron measuring device ( 23 ) serves directly as a display means without a rectifier.