DE2718499C2

DE2718499C2 - Elektrische Anzeigevorrichtung für den Ladezustand einer Sekundärbatterie

Info

Publication number: DE2718499C2
Application number: DE2718499A
Authority: DE
Inventors: Leopold Dr. Klagenfurt Kärnten Jungfer; Dieter Feistritz im Rosental Kautschitsch; Richard Klagenfurt Kärnten Weber
Original assignee: Akkumulatorenfabrik Dr Leopold Jungfer Feistritz Im Rosental Kaernten; Akkumulatorenfabrik Dr Leopold Jungfer
Current assignee: Jungfer Akkumulatoren Feistritz Im Rosental GmbH
Priority date: 1976-11-16
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1982-06-03
Also published as: US4153867A; FR2370982A1; AT346429B; DE2718499A1; IT1081378B; GB1562132A; CH611744A5; FR2370982B1; ATA851576A; SU648147A3

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anzeigevorrichtung für den Ladezustand einer Sekundärbatterie, mit einem den Lade- und Entladestrom der Sekundärbatterie vorzeichenrichtig erfassenden Integrator in Form eines Impulsgenerators, dessen Frequenz proportional zum Batteriestrom veränderlich ist und dem ein in Abhängigkeit von der Batteriestromrichtung gesteuerter Vorwärts- und Rückwärtszähler nachgeschaltet ist.

Anzeigevorrichtungen dieser Gattung können, wie in der AT-PS 3 31 357 beschrieben ist, für Kraftfahrzeugbatterien so ausgebildet werden, daß sie in Analogie zu einer Benzinuhr die der Batterie jeweils noch entnehmbare Ah-Menge anzeigen oder auch so, daß sie rechtzeitig erkennen lassen, ob die der Batterie noch entnehmbare Ah-Menge ausreicht, um ein sicheres Starten des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.

Es hat sich nun herausgestellt, daß Anzeigevorrichtungen der geschilderten Art im Langzeitbetrieb infolge unvermeidbarer, wenn auch sehr kleiner Fehler bei der Ableitung der dem Batteriestrom proportionalen Meßgröße und bei der Umwandlung dieser Meßgröße in Zählimpulse sowie bei Temperaturänderungen der verwendeten Schaltelemente wegen der Integration aller dieser Fehler über eine lange Integrationszeit Fehlanzeigen liefern, zu deren Vermeidung eine Nachjustierung des Gerätes erforderlich ist. Darüber hinaus muß auch bei einem Auswechseln der Batterie der Zählerstand dem Zustand der neuen Batterie angeglichen, die Anzeigevorrichtung also justiert werden.

Die Erfindung befaßt sich deshalb mit der Aufgabe, eine Vorrichtung der einleitend angegebenen Gattung so auszugestalten, daß sie eine automatische Justierung bzw. Nachjustierung ermöglicht

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, mit welcher anstelle des vom Batteriestrom gesteuerten

ίο Impulsgenerators ein Justierimpulsgeneraior an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler anschaltbar ist, wobei die Impulsübertragung vom Justierimpulsgenerator zum Zähler unter der Steuerwirkung eines auch die Zählrichtung steuernden !Comparators steht, an dem als Vergleichsgrößen ein den jeweiligen Zählerstand angebendes Signal und ein von einem entsprechend dem Batterietyp programmierten Funktionsgeber geliefertes Signal wirksam sind, das den jeweiligen Ladezustand der betreffenden Batterie in Abhängigkeit von ihrer Leerlaufspannung und von ihrer Temperatur angibt.

Die Erfindung geht dabei von der bekannten Tatsache aus, daß die Leerlaufspannung einer Sekundärbatterie bei vorgegebener Temperatur nach Ablauf jener Mindestzeit nach der letzten Ladung oder Entladung, die zum Abklingen der mit der Änderung des Ladezustandes verbundenen Diffusionsvorgänge ausreicht, ein Maß für den jeweiligen Ladezustand ist, so daß mit Hilfe eines in Abhängigkeit von der Temperatur und von der Leerlaufspannung einer Sekundärbatterie gesteuerten und entsprechend dem Batterietyp programmierten Funktionsgebers der Ladezustand der Batterie angezeigt werden kann. Diese Anzeige gilt allerdings nur unter den vorstehend erwähnten Bedingungen, d. h. insbesondere nach langen Ruhezeiten der Batterie, und nicht mehr dann, wenn die Batterie ständig oder in relativ kurzen Intervallen geladen oder entladen wird.

Wenn mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Schalteinrichtung nach Ablauf der Abklingzeit für allfällige Diffusionsvorgänge in der Batterie kurzzeitig der Justierimpulsgenerator eingeschaltet wird, wird der Zählerstand berichtigt, so daß kumulative Fehler in der Anzeige ausgeschaltet werden. Meist ist vor dieser Justierung eine mehrstündige Ruhezeit der Batterie erforderlich. Da eine vorzeitige Betätigung der Schakeinrichtung eine Fehljustierung herbeiführen würde, enthält bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Schalteinrichtung einen durch Abschaltung der Batterie in Gang setzbaren Zeitschalter, der

so befähigt ist, nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, die eben zum Abklingen der Diffusionsvorgänge in der nun unbelasteten Batterie ausreicht, die Umschaltung dei Zählers auf den Justierimpulsgenerator vorzubereiten, so daß bei der nächsten Einschaltung der Batterie zunächst zwangsläufig eine Justierung der Anzeigevorrichtung erfolgt. Bei Wiedereinschaltung der Batterie vor Ablauf der erwähnten Abklingzeit muß allerdings zur Vermeidung einer Fehljustierung der Zeitschalter zwangläufig rückstellbar sein, und ebenfalls muß natürlich eine automatische Rückstellung des Zeitschalters nach Beendigung der Justierung erfolgen.

Als Ausführungsbeispiel wird die Anwendung der Erfindung bei einem Gerät in Weiterentwicklung der AT-PS 3 31357 beschrieben, das in der Zeichnung

t>5 schematisch dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt eine Starterbatterie 1, in deren Stromkreis 2 ein kleiner Widerstand 3 liegt, von dem eine Meßspannung abgegriffen und einem Meßverstär-

ker 4 zugeführt wird. Die Ausgangsspannung des Meßverstärkers 4 wirkt auf einen Impulsgenerator 5 in Form eines Spannungs-Frequenz-Umsetzers, der in seinem Ausgang eine Impulsreihe mit einer dem eingangsseitigen Spannungswert proportionalen Frequenz liefert Dieser Impulsgenerator 5 weist ein Stellglied 6 auf, mit dem in Abhängigkeit vom Ladefaktor (Wirkungsgrad) der Batterie I die Ausgangsfrequenz in solchem Maße beeinflußt werden kann, daß der Ladestrom um einen dem Ladefaktor ι ο entsprechenden Betrag geringeren Einfluß auf die Ausgangsfrequenz ausübt als der Entladestrom.

Die Ausgangsleitung 7 des Impulsgebers 5 liegt erfindungsgemäß an dem einen Eingang einer Weiche 8, deren Ausgangsleitung 12 mit einem digital arbeitenden Vorwärts-Rückwärts-Zähler 11 verbunden ist, der z. B. vier Zähldekaden aufweist Dieser Zähler 11 zählt bei Ladung rückwärts und bei Entladung vorwärts, so daß er ein digitales Ausgangssignal liefert und speichert, welches die resultierende Ah-Entnahme, aisgehend von einem vorgegebenen vollen Ladezustand angibt. Um die Zählrichtung des Zählers 11 in Abhängigkeit vom Ladebzw. Entladebetrieb zu steuern, ist dem Vorwärts-Rückwärts-Steuereingang 13 ein Polaritätskomparator 14 vorgeschaltet, der das Vorzeichen der Ausgangsspannung des Meßverstärkers 4 ermittelt. Erfindungsgemäß liegt auch zwischen diesem Komparator 14 und dem Zähler 11 eine Weiche 8A

Im Ausgang des Zählers 11 befindet sich ein Digitai-Analogwandler 15, der eine dem Digitalinhalt des Zählers entsprechende Analogspannung liefert. Diese Spannung hat bei voller Ladung der Batterie 1 den Wert 0 und wächst mit zunehmender Entladung an.

An den Meßverstärker 4 ist ferner ein Laststrom-Funktionsgeber 18 angeschlossen, der gemäß der Verknüpfung von Entladestrom, Temperatur und Ah-Entnahme arbeitet und der einerseits an einem Eingang 19 vom Meßverstärker 4 entsprechend dem jeweiligen Entladestrom und anderseits an einem Eingang 20 von einem Temperaturfühler 21 entspre- ⁴⁽' chend der Betriebstemperatur der Batterie 1 geführt wird, so daß er an seinem Ausgang 22 eine Analogspannung liefert, welche die beim jeweiligen Entladestrom und bei der wirksamen Temperatur entnehmbare Ah-Menge angibt. «ΐ

Im Ausgang 22 des Funktionsgebers 18 liegt ein Differenzanzeigeinstrument 23, mit dem auch der Ausgang des Digital-Analogwandlers 15 verbunden ist und das analog einer Benzinuhr die der Batterie noch entnehmbare Ah-Menge anzeigt. Überdies kann im Ausgang 22 des Funktionsgebers 18 ein weiterer Funktionsgeber 26 liegen, der gemäß der Verknüpfung von Mindest-Ah-Bedarf und Temperatur arbeitet und an einem zweiten Eingang 28 vom Temperaturfühler 21 geführt wird. Das Analogsignal im Ausganc 29 dieses Fuiiktionsgebers 26 wirkt auf den Eingang 29 eines Ah-Vergleichers 23Λ, dessen anderer Eingang ebenfalls vom Digital-Analog-Wandler 15 beaufschlagt wird und in dessen Ausgang eine kippbare Schaltstufe 30 liegt, die jeweils dann anspricht, wenn die Vergleichssignale &o gleich groß sind oder ihre Differenz kleiner als 0 ist und alsdann ein Ausgangssignal Jiefert, welches einen Indikator 31 beaufschlagt, der beispielsweise ein optisches oder akustisches Warnsignal liefert, wenn die Batterie nur noch Mindest-Ah-Bedarf decken kann. Bei Verwendung auf Kraftfahrzeugen wird so der Fahrer rechtzeitig vor einer der Startfähigkeit beeinträchtigenden Erschöpfung der Batterie gewarnt.

Um im Langzeitbetrieb sicherzustellen, daß in der Kette der Geräteteile 3, 4, 5, 14 und 12 nicht infolge Integration kleiner Fehler allmählich ein mit einem wesentlichen Fehler behafteter Zählerstand im Zähler 11 zustandekommt, ist erfindungsgemäß ein Justierimpulsgenerator 9 vorgesehen, der mittels der Weiche 8 anstelle des Impulsgenerators 5 an den Zähler 11 angeschaltet werden kann. Die Impulsübertragung vom Generator 9 zum Zähler 11 steht entweder, wie in der Zeichnung angedeutet, durch direkte Steuerung des Generators 9 oder aber durch Anwendung einer Torschaltung im Ausgang desselben unter der Steuerwirkung eines Komparators 16, welcher den vom Wandler 15 in ein Analogsignal übergeführten Zählerstand des Zählers 11 mit dem Ausgangssignal eines Funktionsgebers 10 vergleicht. Dieser Funktionsgeber 10 wird über eine Leitung 32 von der Leerlaufspannung der Batterie 1 und eine weitere Leitung 33 vom Temperaturfühler 21 gesteuert und ist entsprechend dem Batterietyp so programmiert, daß er in Abhängigkeit von deren Meßgröße ein den Ladezustand der Batterie angebendes Signal liefert. Falls die beiden Eingangssignale des Komparators 16 unterschiedliche Größe haben, erfolgt eine Signalgabe seitens des Impulsgenerators 9 über die Weiche 8 zum Zähler 11, wobei dieser Zähler zusätzlich vom Komparator 16 über die Weiche SA entsprechend dem Vorzeichen des Vergleichsergebnisses gesteuert wird, so daß je nach Größe und Richtungssinn der Abweichung des Zählerstandes von dem vom Funktionsgeber 10 angegebenen Wert Justierimpulse in den Zähler 11 eingespeist werden.

Die Umschaltung der Weichen 8 und SA erfolgt vorteilhaft mit Hilfe eines Zeitschalters 17, der auf eine mehrere Stunden, z. B. 8 Stunden, betragende Schaltzeit eingestellt ist, um dadurch sicherzustellen, daß die Umschaltung auf Justierung jeweils erst nach Abklingen der Diffusionsvorgänge in der Batterie nach deren letzter Ladung bzw. Entladung möglich ist. Dieser Zeitgeber 17 wird bei öffnen eines mit dem Betriebsschalter im Batteriestromkreis gekuppelten Schalters 35 in Gang gesetzt und übt seine Umschaltfunktion, wie schon erwähnt, vorbereitend nach einigen Stunden aus, falls er nicht vorher durch vorzeitiges Schließen des Schalters 35 wieder zurückgestellt wird. Sobald der Batteriestromkreis sodann wieder geschlossen wird, erfolgt über die umgeschalteten Weichen 8 und SA in kurzer Zeit die Nachjustierung des Zählers 11, und nach' Beendigung dieses Vorganges wird der Zeitgeber 17 auf beliebige, nicht dargestellte Weise wieder zurückgestellt, was eine Rückstellung der Weichen 8 und 8Λ sowie eine Abschaltung des Justierimpulsgenerators 9 und damit den Übergang der Anzeigeeinrichtung auf den Normalbetrieb zur Folge hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Elektrische Anzeigevorrichtung für den Ladezustand einer Sekundärbatterie, mit einem den Lade- und Entladestrom für Sekundärbatterie vorzeichenrichtig erfassenden integrator in Form eines Impulsgenerators, dessen Frequenz proportional zum Batteriestrom veränderlich ist und dem ein in Abhängigkeit von der Batteriestromrichtung gesteuerter Vorwärts- Rückwärts-Zähler nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung (8, SA) vorgesehen ist, mit welcher anstelle des vom Batteriestrom gesteuerten Impulsgenerators (5) ein Justierimpulsgenerator (9) an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler (11) anschaltbar ist, wobei die Impulsübertragung vom Justierimpulsgenerator (9) zum Zähler (11) unter der Steuerwirkung eines auch die Zählrichtung steuernden !Comparators (16) steht, an dem als Vergleichsgrößen ein den jeweiligen Zählerstand angegebenes Signal und ein von einem entsprechend dem Batterietyp programmierten Funktionsgeber (10) geliefertes Signal wirksam sind, das den jeweiligen Ladezustand der betreffenden Batterie in Abhängigkeit von ihrer Leerlaufspannung und ihrer Temperatur angibt.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichlung (8, SA) einen durch Ausschaltung der Batterie (1) zwangsläufig in Gang setzbaren Zeitschalter (17) enthält, der befähigt ist, nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit die Umschaltung auf den Justierimpulsgenerator vorzubereiten und der durch Wiedereinschaltung der Batterie vor Ablauf der vorbestimmten Schaltzeit sowie durch Beendigung der Justierung des Zählers (U) automatisch rückstellbar ist.