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DE19535294A1 - Monitoring system for monitoring battery powered vehicle, such as fork-lift truck, and its battery - Google Patents

Monitoring system for monitoring battery powered vehicle, such as fork-lift truck, and its battery

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Publication number
DE19535294A1
DE19535294A1 DE19535294A DE19535294A DE19535294A1 DE 19535294 A1 DE19535294 A1 DE 19535294A1 DE 19535294 A DE19535294 A DE 19535294A DE 19535294 A DE19535294 A DE 19535294A DE 19535294 A1 DE19535294 A1 DE 19535294A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
vehicle
measuring
evaluation unit
maintenance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19535294A
Other languages
German (de)
Inventor
Heinz Dr Wenzl
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of DE19535294A1 publication Critical patent/DE19535294A1/en
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Abstract

The monitoring system has a measuring/evaluation unit (2) for determining the condition data of the battery (1), also generating of the warning and/or the control commands for the application of the battery and of the vehicle according to the condition data. The measuring/evaluation unit and an indicating unit (3), for indicating the condition data and the control and warning commands, together with the battery are accommodated on the vehicle. A warning or a control command can be generated, which concerns the service due of the battery and/or blocks the operation of the vehicle entirely or partly. With the measuring/evaluation unit one or more of the following condition data is determinable. The voltage (U) or the voltage (Ut) of the individual battery cells. The ratio (U/Ut). The charge and discharge times over a period. The rated capacity of the battery and the residual capacity.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs und dessen Batterie gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 Sie betrifft außerdem Verfahren zum Überwachen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs und dessen Batterie.The invention relates to a device for monitoring a battery-operated Vehicle and its battery according to the preamble of claim 1 you also relates to methods of monitoring a battery powered vehicle and its battery.

In der Transporttechnik werden im großen Umfang batteriebetriebene Fahrzeuge eingesetzt. Beispiele hierfür sind Gabelstapler oder auch automatisch gesteuerte Fahrzeuge in Fabrikhallen zum Transport von Gütern oder das batteriebetriebene Stadtauto, mit dem ein emissionsfreier Individualverkehr möglich ist. Allein in der Bundesrepublik Deutschland sind insgesamt weit mehr als 100000 Flurförderzeuge im Einsatz.Battery-powered vehicles are used on a large scale in transport technology used. Examples of this are forklifts or automatically controlled ones Vehicles in factory halls for the transportation of goods or the battery powered City car with which emission-free individual transport is possible. Alone in the Germany is a total of well over 100,000 industrial trucks in use.

Zum Antrieb solcher Fahrzeuge dienen Batterien (auch als Traktionsbatterien bezeichnet), die zuerst geladen und dann auf dem Fahrzeug eingesetzt werden. Durch die beim Betrieb erfolgende Stromentnahme werden sie langsam erschöpft und müssen wieder neu geladen werden. Dies erfolgt an einer sogenannten "Ladestation", wobei die Batterien an ein Ladegerät angeschlossen werden und dabei entweder auf dem Fahrzeug verbleiben oder davon getrennt werden. Batterien dieser Art kennen nur einen der beiden Zustände "Ladung" oder "Entladung" und werden deshalb nachfolgend als "intermittierend betriebene Batterien" bezeichnet. Dieser Begriff soll gegen Batterien abgrenzen, bei denen auch während des normalen Betriebs ein Ladegerät angeschlossen ist, wie es z. B. bei einer in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Batterie der Fall ist.Batteries are used to drive such vehicles (also as traction batteries designated), which are first loaded and then used on the vehicle. They are slowly exhausted by the current draw during operation and have to be reloaded. This takes place on a so-called "Charging station", where the batteries are connected to a charger and either stay on the vehicle or be separated from it. Batteries of this type only know one of the two states "charge" or  "Discharge" and are therefore hereinafter referred to as "intermittent" Batteries ". This term is intended to differentiate batteries from those a charger is connected during normal operation, e.g. B. at a battery used in a motor vehicle is the case.

Im allgemeinen handelt es sich bei diesen Batterien um Bleiakkumulatoren, es werden jedoch auch andere elektrochemische Systeme eingesetzt, wie z. B. Nickel/Cadmium-Batterien. In den Batterien, die zum Betrieb der in der Bundes­ republik Deutschland vorhandenen Fahrzeuge eingesetzt werden, kann insgesamt eine Energiemenge von ca. GWh elektrischer Energie gespeichert werden, pro Arbeitstag werden ca. 3-4 GWh Energie zum Laden benötigt.In general, these batteries are lead accumulators However, other electrochemical systems are also used, such as. B. Nickel / cadmium batteries. In the batteries that operate in the federal Republic of Germany existing vehicles can be used in total an amount of energy of approx. GWh of electrical energy can be stored per Approx. 3-4 GWh of energy are required to charge each working day.

Die technische Weiterentwicklung von wiederaufladbaren Batterien (auch ausgelöst durch das Bemühen um sparsamen Umgang mit Energie) hat die Erkenntnis gebracht, daß deren Lebensdauer beachtlich gesteigert werden kann, wenn bei den Lade/Entlade-Vorgängen bestimmte Vorsichtsmaßnahmen eingehalten werden. So ist z. B. bekannt, daß ein Bleiakkumulator keine Tiefentladung erfahren sollte, weil dabei das elektrochemische System durch Schlammbildung in der Batterie beeinträchtigt wird. Zur Verhinderung von Tiefentladung wurden deshalb Systeme entwickelt, die den Spannungsverlauf der Batterie während der Entladung analysieren und so auf deren Ladungszustand schließen oder den während des Einsatzes entnommenen Strom über die Zeit messen und aus dem Strom/Zeit- Integral die entnommene Ladungsmenge ermitteln und so auf den Ladungszustand der Batterie schließen. Einige dieser Systeme generieren bei Unterschreiten eines Grenzwerts ein Signal, mit dem die Hauptverbraucher abgeschaltet werden (bei einem Gabelstapler z. B. die Hubmotoren; Hubabschaltung).The technical development of rechargeable batteries (also triggered through the effort to use energy sparingly) has the knowledge brought that their lifespan can be increased considerably if the Certain precautions are followed during loading / unloading operations. So is z. B. known that a lead acid battery should not experience a deep discharge because the electrochemical system due to sludge formation in the battery is affected. Systems were therefore used to prevent deep discharge developed the voltage curve of the battery during discharge analyze and so infer their charge state or the during the Measure the drawn current over time and from the current / time Integrally determine the amount of charge removed and thus the charge status close the battery. Some of these systems generate one when the value falls below Limit value a signal with which the main consumers are switched off (at a forklift z. B. the lifting motors; Lift cutout).

Außerdem wurde erkannt, daß das Laden der Batterie schonender gestaltet werden kann, wenn dabei den elektrochemischen Eigenheiten der Batterie Rechnung getragen wird. Dies führte zur Entwicklung von Ladegeräten, die nach einem vorgegebenen Programm arbeiten, womit erreicht wird, daß der Ladestrom eine Funktion des bereits erreichten Ladezustands ist. Solche Ladegeräte arbeiten nach besonderen Kennlinien, die z. B. als IUIa- oder IOIUIa-Kennlinie bekannt sind (siehe hierzu VDE 0510/DIN 57 510).It was also recognized that charging the battery was made gentler can take into account the electrochemical characteristics of the battery will be carried. This led to the development of chargers designed for one work predetermined program, which ensures that the charging current Function of the state of charge already reached. Such chargers rework special characteristics, e.g. B. are known as IUIa or IOIUIa characteristic (see see VDE 0510 / DIN 57 510).

Die bekannten Überwachungssysteme haben eine Reihe von Nachteilen und gewährleisten insbesondere keinen umfassenden Schutz der Batterie vor ungünstigen Betriebszuständen. So gibt es z. B. noch keinen wirklich sicheren Schutz gegen Überladungen, weil selbst Ladegeräte, die den Volladezustand der Batterie an der Spannungslage erkennen, zur sicheren Volladung der Batterie eine Mindestladezeit vorsehen, die zur Schädigung der Batterie führen kann. Außerdem gibt es kein Überwachungssystem, mit dem auch in bezug auf das Fahrzeug - nicht nur die Batterie betreffend - ungünstige Betriebszustände vermieden werden können.The known surveillance systems have a number of disadvantages and in particular do not guarantee comprehensive protection of the battery unfavorable operating conditions. So there are z. B. not really safe yet  Protection against overcharging because even chargers that are fully charged Recognize the battery by the voltage level, one for safely fully charging the battery Provide a minimum charging time that can damage the battery. Furthermore there is no surveillance system with which also in relation to the vehicle - not only regarding the battery - unfavorable operating conditions should be avoided can.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Mittel zum umfassenden Überwachen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs und dessen Batterie zur Verfügung zu stellen, mit denen durch Vermeidung von ungünstigen Betriebszuständen ein schonender Betrieb von Fahrzeug und Batterie möglich ist.The invention has as its object means for comprehensive monitoring of a to provide battery-powered vehicle and its battery with a gentle one by avoiding unfavorable operating conditions Operation of vehicle and battery is possible.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie mit Verfahren gemäß den Ansprüchen 16 und 18.This object is achieved with a device according to claim 1 and with Method according to claims 16 and 18.

Die Erfindung geht von der Kenntnis aus, daß eine umfassende Vermeidung von ungünstigen Betriebszuständen nur dann möglich ist, wenn die Zustandsdaten der Batterie nicht nur ermittelt und gespeichert, sondern auch konsequent zur Durch­ führung einer Befehlsstruktur verwendet werden, mit denen vor Ort (d. h. auf dem batteriebetriebenen Fahrzeug) und unmittelbar (d. h. zum Zeitpunkt, zu dem dieser Zustand auftritt) Maßnahmen ergriffen werden, die solche Betriebszustände erst gar nicht eintreten lassen. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß bei einer Vor­ richtung zum Überwachen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs und dessen Batterie eine Meß/Auswerteeinheit zur Ermittlung der Zustandsdaten der Batterie, sowie zur Generierung von Warn- und/oder Steuerbefehlen für den Einsatz der Batterie und des Fahrzeugs nach Maßgabe der Zustandsdaten, eine Anzeigeeinheit zur Darstellung der Zustandsdaten und der Steuer- und Warnbefehle zusammen mit der Batterie auf dem Fahrzeug untergebracht.The invention is based on the knowledge that a comprehensive avoidance of unfavorable operating conditions is only possible if the status data of the Battery not only determined and stored, but also consistently for through command structure with which on-site (i.e. on the battery-powered vehicle) and immediately (i.e., at the time of this Condition occurs) Measures are taken to prevent such operating conditions from occurring don't let it happen. For this purpose, according to the invention at a front Direction for monitoring a battery-operated vehicle and its battery a measuring / evaluation unit for determining the status data of the battery, and for Generation of warning and / or control commands for the use of the battery and of the vehicle in accordance with the status data, a display unit for Representation of the status data and the control and warning commands together with the Battery housed on the vehicle.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Steuerbefehle für den Einsatz der Batterie und des Fahrzeugs vor Ort generierbar und unmittelbar zum Vermeiden von ungünstigen Betriebszuständen einsetzbar sind. Weil sowohl die Ermittlung der Zustandsdaten der Batterie als auch die daraus abgeleitete Befehlsstruktur beliebig umfangreich gestaltet werden kann, ist der Schutz vor ungünstigen Betriebs­ zuständen umfassend. Die Erfindung vermeidet damit Nachteile von bekannten Vorrichtungen, die stets nur Teilaufgaben lösen konnten. Insbesondere werden die Nachteile von Systemen überwunden, die mit einem Zentralrechner arbeiten, der sich nicht auf dem Fahrzeug befindet. Ein solcher Rechner kann lediglich in den Ladevorgang eingreifen, nicht jedoch in den Betrieb der Batterie und - darüber hinaus - in den Betrieb des Fahrzeugs selbst.This arrangement has the advantage that the control commands for the use of the battery and the vehicle can be generated on site and immediately to avoid unfavorable operating conditions can be used. Because both the determination of the Status data of the battery as well as the command structure derived from it protection against unfavorable operation is extensive conditions comprehensive. The invention thus avoids disadvantages of known ones Devices that could only ever solve subtasks. In particular, the Overcomes disadvantages of systems that work with a central computer that is not on the vehicle. Such a computer can only be used in the  Intervene in the charging process, but not in the operation of the battery and above beyond - in the operation of the vehicle itself.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit der Meß/Aus­ werteeinheit ein Warn- bzw. Steuerbefehl generierbar, der auf die fällige Wartung der Batterie und/oder des Fahrzeugs hinweist und/oder den Ladevorgang der Batterie sperrt und/oder den Betrieb des Fahrzeugs ganz oder teilweise sperrt.According to a preferred embodiment of the invention, the measurement / off a warning or control command can be generated on the value unit, indicating that maintenance is due the battery and / or the vehicle and / or the charging process Battery locks and / or blocks the operation of the vehicle in whole or in part.

Zur Ermittlung der Zustandsdaten der Batterie können zur Verfügung stehende Geräte eingesetzt werden, die unter dem Namen "Batteriekontroller" bekannt sind. Es handelt sich dabei um Meßeinrichtungen, mit denen eines oder mehrere der folgenden Zustandsdaten ermittelbar sind:Available ones can be used to determine the status data of the battery Devices are used, which are known under the name "battery controller". These are measuring devices with which one or more of the the following status data can be determined:

I: aus der Batterie entnommener und/oder in die Batterie eingespeister Strom;
U, Ut: Spannung der Batterie (U) und/oder einzelner Batteriezellen (Ut);
U/Ut: Verhältniswert;
t: Zeit;
T: Temperatur der Batterie und/oder einzelner Batteriezellen;
Qe: während einer vorgewählten Zeitspanne in die Batterie eingespeiste Ladungsmenge;
Qa: während einer vorgewählten Zeitspanne aus der Batterie entnommene Ladungsmenge;
Q: Differenz (Qe - Qa);
Δ/Qn: Verhältniswert, wobei Qn die Nennkapazität der Batterie bedeutet;
Qt: Restkapazität der Batterie.
I: current drawn from the battery and / or fed into the battery;
U, U t : voltage of the battery (U) and / or individual battery cells (U t );
U / U t : ratio value;
t: time;
T: temperature of the battery and / or individual battery cells;
Q e : amount of charge fed into the battery during a preselected period of time;
Q a : amount of charge removed from the battery during a preselected period of time;
Q: difference (Q e - Q a );
Δ / Q n : ratio, where Q n is the nominal capacity of the battery;
Q t : remaining capacity of the battery.

Die an der Batterie gemessenen Basisdaten sind der Strom 1, der im allgemeinen im Shunt gemessen wird und dabei in Gestalt eines stromproportionalen Spannungs­ wertes zur Verfügung steht. Daneben werden die Gesamtspannung U und wahlweise die Spannung Ut einzelner Batteriezellen ermittelt. Mit Hilfe von an der Batterie vorgesehenen Temperatursensoren ist außerdem die Ermittlung der Temperatur T der Batterie oder einzelner Batteriezellen möglich.The basic data measured on the battery are the current 1 , which is generally measured in the shunt and is available in the form of a current-proportional voltage value. In addition, the total voltage U and optionally the voltage U t of individual battery cells are determined. With the aid of temperature sensors provided on the battery, it is also possible to determine the temperature T of the battery or individual battery cells.

Aus den vorgenannten Basisdaten (I, U, Ut, T) können abgeleitete Daten ermittelt werden, wobei zunächst der Verhältniswert U/Ut von Interesse ist. Dieser Verhältniswert macht eine Aussage darüber, ob einzelne Batteriezellen gegenüber den anderen Zellen geschwächt sind. Wenn die Anzahl der Zellen der Batterie n ist und die Teilspannung Ut über n/2 Zellen abgegriffen wird, so muß bei gleich leistungsstarken Zellen beim Entladen für den Verhältniswert folgende Bedingung erfüllt sein:Derived data can be determined from the aforementioned basic data (I, U, U t , T), the ratio value U / U t being of interest first. This ratio indicates whether individual battery cells are weakened compared to the other cells. If the number of cells in the battery is n and the partial voltage U t is tapped over n / 2 cells, the following condition must be fulfilled for cells with the same power when discharging:

U/Ut = n/(n/2) = 2U / U t = n / (n / 2) = 2

Wenn sich unter den Zellen, über die Ut abgegriffen wird, eine geschwächte Zelle befindet, ist der Wert von U- kleiner als theoretisch, und es ist U/Ut < 2. Damit kann aus der Größe dieses Verhältniswertes auf die Schwächung einzelner Zellen geschlossen werden. Auch beim Laden ergibt sich bei geschwächten, defekten oder ungleichen Zellen eine Veränderung des theoretischen Wertes.If there is a weakened cell under the cells via which U t is tapped, the value of U- is less than theoretical, and it is U / U t <2. This means that the size of this ratio can be used to weaken individual cells getting closed. Even when loading, there is a change in the theoretical value for weakened, defective or unequal cells.

Wenn die Messung von 1 zeitabhängig erfolgt, kann gleichzeitig das Strom/Zeit- Integral gebildet und damit die in die Batterie eingespeiste oder daraus entnommene Ladungsmenge gemessen werden, die üblicherweise in Ampèrestunden (Ah) angegeben wird. Zur Bildung des Strom/Zeit-Integrals stehen Mikrochips zur Verfügung.If the measurement of 1 is time-dependent, the current / time Integrally formed and thus the one fed into or taken from the battery Amount of charge that is usually measured in ampere hours (Ah) is specified. Microchips are available to form the current / time integral Available.

Mit Hilfe des Strom/Zeit-Integrals ist (bei gleichzeitiger Erfassung der Absolutzeit) die Ermittlung von weiteren abgeleiteten Zustandsdaten in Gestalt der während einer vorgewählten Zeitspanne in die Batterie eingespeisten Ladungsmenge Qe bzw. der aus der Batterie entnommenen Ladungsmenge Qa möglich. Außerdem kann die Differenz ΔQ = (Qe - Qa) ermittelt werden, mit der (wie noch ausgeführt werden soll) eine Überladung verhindert werden. Als weitere abgeleitete Größe kann der Verhältniswert ΔQ/Qn ermittelt werden, wobei Qn die Nennkapazität der Batterie bedeutet.With the help of the current / time integral (with simultaneous recording of the absolute time), it is possible to determine further derived status data in the form of the amount of charge Q e fed into the battery or the amount of charge Q a taken from the battery during a preselected period of time. In addition, the difference .DELTA.Q = (Q e - Q a ) can be determined, which (as will be explained) prevents overcharging. The ratio ΔQ / Q n can be determined as a further derived variable, where Q n denotes the nominal capacity of the battery.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mit der Meß/Aus­ werteeinheit Steuer- bzw. Warnbefehle generierbar, wenn mindestens einer der vorgenannten Zustandsdaten einen vorgegebenen Grenzwert G über- oder unterschreitet. Ein einzelner Grenzwert kann dabei wahlweise von anderen Zustandsdaten abhängig sein.According to a preferred embodiment of the invention, the measurement / off Control unit or warning commands can be generated if at least one of the above-mentioned state data over or above a predetermined limit value falls below. A single limit can be chosen by others State data dependent.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine nutzungsabhängige Wartung der Batterie möglich, mit der erstmalig eine Schädigung der Batterie durch übermäßige Überladung sicher verhindert wird. Es ist bekannt, daß eine Überladung eine Batterie in zweierlei Hinsicht beeinträchtigt. Zum einen finden unerwünschte elektrochemische Prozesse statt, wenn beispielsweise bei einem Bleiakkumulator alles Pb(II) an einer Elektrode zu Pb(IV) oxidiert und an der anderen Elektrode zu Pb(0) reduziert worden ist. In der neueren elektrochemischen Forschung wird die ständige Überladung einer vollgeladenen Batterie sogar als ein Weg bezeichnet, der in definierter Weise zu Kapazitätsverlust führt. Zum anderen wird nach einer Ladung über die Nennkapazität hinaus die zugeführte Energie zum größeren Teil in Wärme oder in Elektrolyse zu Wasser umgesetzt, wobei Wasserstoff entsteht (Gasen der Zelle). Auf diese Weise entsteht bei häufigerem Überladen ein Wasserverlust, der gelegentlich durch Zugabe von destilliertem Wasser ausgegli­ chen werden muß. Nachfolgend wird unter dem Begriff "Wartung einer Batterie" eine Maßnahme verstanden, bei der jedenfalls (d. h. wahlweise zusammen mit anderen Maßnahmen) ein Nachfüllen von Wasser erfolgt. Der letztgenannte Effekt des Überladens, d. h. der dadurch verursachte Wasserverlust hat dabei die größere wirtschaftliche Bedeutung, weil der dazu erforderliche Wartungsaufwand hoch ist und eine nicht erfolgte Wartung sehr schnell zu einer Zerstörung der Batterie führt.With the device according to the invention, use-dependent maintenance of the Battery possible with the first damage to the battery due to excessive Overcharge is safely prevented. Overloading is known to be a Battery compromised in two ways. For one, find unwanted ones electrochemical processes instead if, for example, with a lead accumulator all Pb (II) on one electrode is oxidized to Pb (IV) and on the other electrode  Pb (0) has been reduced. In recent electrochemical research, the constant overcharging of a fully charged battery is even referred to as a way of leads to loss of capacity in a defined manner. Second, after one Charge over and above the nominal capacity, the supplied energy for the most part in Converted heat or electrolysis to water, producing hydrogen (Gases of the cell). In this way, overloading occurs with frequent Water loss, which is occasionally compensated for by the addition of distilled water must be chen. In the following, the term "maintenance of a battery" understood a measure in which in any case (i.e. optionally together with other measures) water is refilled. The latter effect overloading, d. H. the water loss caused thereby has the greater economic importance because the maintenance required for this is high and if maintenance is not carried out, the battery will be destroyed very quickly.

Es ist bekannt, daß eine Batterie eine um so höhere Überladung verträgt, je größer ihre Nennkapazität ist. Bei konventionellen Batterien mit flüssigem Elektrolyten und einem Ladegerät mit IUIa-Kennlinie gilt als Richtwert, daß Wasser nachgefüllt werden sollte, wenn die Überladung 50% der Nennkapazität beträgt. Bei Batterien mit IOIUIa-Kennlinie und Elektrolytumwälzung kann dagegen die Differenz bis zum zehnfachen der Nennkapazität betragen.It is known that the larger the battery, the higher the overcharge their nominal capacity is. For conventional batteries with liquid electrolytes and A charger with an IUIa characteristic is a guide that water should be refilled should be when the overload is 50% of the nominal capacity. For batteries with IOIUIa characteristic and electrolyte circulation, on the other hand, the difference up to amount to ten times the nominal capacity.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine nutzungsabhängige Wartung der Batterie, indem die Batterie zunächst in einen definierten Ausgangszustand gebracht, d. h. geladen und gewartet (Nachfüllen von Wasser) wird. Sodann werden über die darauffolgenden Lade/Entlade-Vorgänge (nachfolgend kurz als "Zyklen" bezeichnet) die während dieser Zeit entnommene Ladungsmenge Qe und die eingespeiste Ladungsmenge Qa ermittelt und daraus die Differenz ΔQ = (Qe - Qa) ermittelt. Keine Überladung liegt vor, wenn Qe = Qa, d. h. ΔQ = 0. Wenn ΔQ endliche Werte annimmt, kann damit die Größe der Überladung bestimmt und zur Nennkapazität der Batterie Qn ins Verhältnis gesetzt, d. h. der Verhältniswert ΔQ/Qn gebildet werden. Dieser Verhältniswert ist ein Maß für den Zeitpunkt, bei dem die Batterie unter Nachfüllen von Wasser gewartet werden sollte. Bei dem vorliegenden Beispiel, d. h. bei konventionellen Batterien mit flüssigem Elektrolyten und einem Ladegerät mit IUIa-Kennlinie und einer zulässigen Differenz von 50% der Nennkapazität, ist eine Wartung der Batterie bei ΔQ/Qn = 0,5 erforderlich.The device according to the invention enables maintenance-dependent maintenance of the battery by first bringing the battery into a defined initial state, ie charging and maintaining it (refilling water). Then the charge quantity Q e and the charge quantity Q a fed in during this time are determined via the subsequent charging / discharging processes (hereinafter referred to as "cycles") and the difference ΔQ = (Q e -Q a ) is determined therefrom. There is no overcharge if Q e = Q a , ie ΔQ = 0. If ΔQ assumes finite values, the size of the overcharge can be determined and related to the nominal capacity of the battery Q n , ie the ratio value ΔQ / Q n is formed . This ratio is a measure of the time at which the battery should be serviced with water refilled. In the present example, ie with conventional batteries with liquid electrolyte and a charger with IUIa characteristic and a permissible difference of 50% of the nominal capacity, maintenance of the battery at ΔQ / Q n = 0.5 is required.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist deshalb ein auf die fällige Wartung der Batterie hinweisender Warnbefehl generierbar, wenn ΔQ/Qn, gemessen nach erfolgter Wartung und Ladung der Batterie während der da rauf­ folgenden Lade/Entlade-Vorgänge (Zyklen) der Batterie, einen vorgegebenen Grenzwert G₁ überschreitet. In der Praxis wird dieser Grenzwert G₁ so gewählt, daß er lediglich eine Warnung (Warnbefehl) an der Anzeigeeinheit auslöst, der einen weiteren Betrieb der Batterie noch erlaubt. Wird dann die Wartung nicht durch­ geführt und ein weiteres Ansteigen des Verhältniswertes ΔQ/Qn zugelassen, ist bei Überschreiten eines zweiten Grenzwertes G₂ (G₂ < G₁) ein Steuerbefehl generier­ bar, der ein Laden der Batterie solange verhindert, bis Wasser nachgefüllt (d. h. die Wartung erfolgt) und der Sperrbefehl zurückgesetzt ist. Auf diese Weise ist eine Befehlsstruktur geschaffen, die vor Ort eingreift, wenn die nutzungsabhängige Wartung einer Batterie erforderlich ist, und die durch den Grenzwert G₂ vorher ein Laden der Batterie unmöglich macht.According to a preferred embodiment of the invention, therefore, a warning command indicating that the battery is due for maintenance can be generated if ΔQ / Q n , measured after the maintenance and charging of the battery has taken place during the subsequent charging / discharging processes (cycles) of the battery exceeds the predetermined limit G₁. In practice, this limit value G 1 is chosen so that it only triggers a warning (warning command) on the display unit, which still allows the battery to continue operating. If maintenance is then not carried out and a further increase in the ratio ΔQ / Q n is permitted, a control command can be generated when a second limit value G₂ (G₂ <G₁) is exceeded, which prevents the battery from being charged until water is refilled (ie Maintenance is done) and the lock command is reset. In this way, a command structure is created, which intervenes on site when the use-dependent maintenance of a battery is required, and which makes it impossible to charge the battery beforehand due to the limit value G₂.

Gegenstand der Erfindung ist deshalb auch ein Verfahren zum Überwachen einer intermittierend betriebenen Batterie, bei dem nach erfolgter Wartung und Ladung der Batterie während der darauffolgenden Lade/Entlade-Vorgänge von einer Meß/Auswerteeinheit fortlaufend die Summe Qa der aus der Batterie entnomme­ nen Ladungsmenge und die Summe Qe der eingespeisten Ladungsmenge bestimmt und daraus die Differenz ΔQ = Qe - Qa ermittelt und zur Nennkapazität Qn der Batterie ins Verhältnis gesetzt wird, und von der Meß/Auswerteeinheit ein Warnbefehl generiert wird, der auf die Notwendigkeit einer Wartung der Batterie hinweist, wenn der Verhältniswert ΔO/Qn einen vorgewählten Grenzwert G₁ übersteigt.The invention is therefore also a method for monitoring an intermittently operated battery, in which after maintenance and charging of the battery during the subsequent charging / discharging processes by a measuring / evaluating unit, the sum Q a of the amount of charge removed from the battery and the sum Q e of the fed-in charge quantity is determined and from this the difference ΔQ = Q e -Q a is determined and related to the nominal capacity Q n of the battery, and a warning command is generated by the measurement / evaluation unit, which indicates the need for maintenance of the Battery indicates when the ratio value ΔO / Q n exceeds a preselected limit G₁.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird von der Meß/ Auswerteeinheit ein Steuerbefehl generiert, der das Laden der Batterie sperrt, wenn der Verhältniswert ΔO/Qn einen Grenzwert G₂ überschreitet, wobei G₂ < G₁.According to a preferred embodiment of this method, a control command is generated by the measurement / evaluation unit, which blocks the charging of the battery when the ratio value ΔO / Q n exceeds a limit value G₂, G₂ <G₁.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt (alternativ oder zusammen mit der vorstehend beschriebenen nutzungs­ abhängigen Wartung der Batterie) eine nutzungsabhängige Wartung des batteriebe­ triebenen Fahrzeugs. In der Praxis hat sich erwiesen, daß die Wartung des Fahrzeugs nicht nach Betriebsstunden erfolgen sollte, sondern nach einem bestimmten Energiedurchsatz, z. B. dem hundertfachen der Nennkapazität. Die Wartung nach Maßgabe des Energiedurchsatzes ist deswegen ein besseres Kriterium, weil dabei Betriebszustände mit höherem Energiedurchsatz (bei denen das Fahrzeug mehr beansprucht wird) höher gewichtet werden als Betriebs­ zustände, bei denen sich das Fahrzeug im durchschnittlichen Bereich des Energieverbrauchs befindet, und umgekehrt. Nur bei Einsatz in der Nähe des mittleren Energieverbrauchs ist deshalb eine Wartung des Fahrzeugs nach Maßgabe der Betriebsstunden das sinnvolle Kriterium. Dies bedeutet, daß auch bei Fahrzeugen eine nutzungsabhängige Wartung Vorteile bringt.According to a further preferred embodiment of the present invention takes place (alternatively or together with the use described above dependent maintenance of the battery) a usage-dependent maintenance of the battery driven vehicle. In practice it has been found that the maintenance of the Vehicle should not take place after hours of operation, but after one certain energy throughput, e.g. B. a hundred times the nominal capacity. The Maintenance based on energy throughput is therefore a better one Criterion because operating states with higher energy throughput (where the vehicle is used more) are weighted higher than operating conditions in which the vehicle is in the average range of  Energy consumption, and vice versa. Only when used near the medium energy consumption is therefore a maintenance of the vehicle in accordance with of operating hours is the sensible criterion. This means that also at Vehicle-based maintenance brings advantages.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine nutzungsabhängige Wartung des Fahrzeugs möglich, indem auch hier das Fahrzeug zunächst in einen definierten Ausgangszustand gebracht, d. h. gewartet wird. Während der drauffolgenden Lade- Entladevorgänge der Batterie (wiederum kurz als "Zyklen" bezeichnet) wird von der Meß-Auswerteeinheit die aus der Batterie entnommene Lademenge Qa bestimmt und über alle nachfolgenden Zyklen aufsummiert. Wenn Qa einen vorgewählten Grenzwert G₃ übersteigt, wird analog wie bei der nutzungsabhängigen Wartung der Batterie zunächst ein Warnbefehl generiert, der auf die fällige Wartung des Fahrzeugs hinweist, und dann bei Überschreiten eines Grenzwerts G₄ (G₄< G₃) ein Steuerbefehl, der den weiteren Betrieb des Fahrzeugs ganz oder teilweise sperrt.With the device according to the invention, use-dependent maintenance of the vehicle is possible by also bringing the vehicle into a defined initial state, ie servicing, here too. During the subsequent charging / discharging processes of the battery (again briefly referred to as "cycles"), the measuring evaluation unit determines the charging quantity Q a taken from the battery and adds it up over all subsequent cycles. If Q a exceeds a preselected limit value G₃, a warning command is generated analogously to the usage-dependent maintenance of the battery, which indicates that the vehicle is due for maintenance, and then, if a limit value G₄ (G₄ <G₃) is exceeded, a control command which the further Blocking operation of the vehicle in whole or in part.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb auch ein Verfahren zum Überwachen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs, bei dem nach erfolgter Wartung des Fahrzeugs während der darauffolgenden Lade/Entlade-Vorgänge der Batterie von einer Meß/Auswerteeinheit die aus der Batterie entnommene Ladungsmenge Qa bestimmt und von der Meß/Auswerteeinheit ein Warnbefehl generiert wird, der auf die Notwendigkeit einer Wartung des Fahrzeugs hinweist, wenn Qa einen vor­ gewählten Grenzwert G₃ übersteigt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird von der Meß/Auswerteeinheit ein Steuerbefehl generiert, der den Betrieb des Fahrzeugs ganz oder teilweise sperrt, wenn Qa einen Grenzwert G₄ überschreitet, wobei G₄ < G₃.The present invention therefore also relates to a method for monitoring a battery-operated vehicle, in which, after the vehicle has been serviced during the subsequent charging / discharging processes of the battery, the charge quantity Q a removed from the battery is determined by a measuring / evaluating unit and measured / Evaluation unit a warning command is generated, which indicates the need for maintenance of the vehicle when Q a exceeds a pre-selected limit value G₃. According to a preferred embodiment of this method, a control command is generated by the measurement / evaluation unit, which blocks the operation of the vehicle in whole or in part when Q a exceeds a limit value G₄, where G₄ <G₃.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Steuerbefehl generierbar, der bei Überschreiten eines Grenzwer­ tes für die Temperatur T der Batterie den Betrieb des Fahrzeugs teilweise sperrt, indem er dessen Hauptverbraucher abschaltet und/oder die Ladung der Batterie sperrt. Daneben ist ein Steuerbefehl möglich, der bei Überschreiten eines Grenzwertes für U/Ut die Hauptverbraucher des batteriebetriebenen Fahrzeugs abschaltet und/oder gleichzeitig die Ladung der Batterie sperrt.According to a further preferred embodiment of the device according to the invention, a control command can be generated which, when a limit value for the temperature T of the battery is exceeded, partially blocks the operation of the vehicle by switching off its main consumer and / or blocking the charging of the battery. In addition, a control command is possible which switches off the main consumers of the battery-operated vehicle when a limit value for U / U t is exceeded and / or simultaneously blocks the charging of the battery.

Unter dem Begriff "Hauptverbraucher" werden diejenigen Verbraucher eines batteriebetriebenen Fahrzeugs verstanden, die die Energie am meisten belasten und deshalb auch am meisten schädigen, wenn sie nach Erreichen eines Grenzwertes weiter betrieben sind. Bei einem Gabelstapler sind die Hauptverbraucher im wesentlichen die Hubmotoren. Beschränkt man die Stillegung auf diese Ver­ braucher, dann sind die Antriebsmotoren noch betreibbar, und das Fahrzeug kann noch zur Wartung gefahren werden. Dies ist unter Sicherheitserwägungen erforderlich, weil ein nicht mehr fahrbares Fahrzeug in einem Werksgelände gegebenenfalls ein Sicherheitsrisiko darstellt.Under the term "main consumer" those consumers become one understood battery-powered vehicle that consume the most energy and therefore most damaging if they reach a limit  continue to operate. The main consumers of a forklift are in the essentially the lifting motors. If the decommissioning is limited to this Ver need, then the drive motors can still be operated and the vehicle can still be driven for maintenance. This is under security considerations required because a vehicle that is no longer drivable in a factory premises possibly represents a security risk.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Meß/Auswerteeinheit fest mit der Batterie und die Anzeigeeinheit fest mit dem Fahrzeug verbunden, wobei die Verbindung zwischen Meß/Auswerteeinheit und Anzeigeeinheit über ein Kabel mit einer lösbaren Steckerverbindung erfolgt.According to a further preferred embodiment of the invention, the Measuring / evaluation unit with the battery and the display unit with the Vehicle connected, the connection between the measuring / evaluation unit and Display unit via a cable with a detachable connector.

In vorteilhafter Weise können die Funktionen der Meß/Auswerteeinheit zur Ermittlung der Zustandsdaten und/oder zur Generierung der Warn- und/oder Steuerbefehle ganz oder teilweise von einem Mikroprozessor übernommen werden. Dies hat den Vorteil, daß das Programm des Mikroprozessors frei gewählt und verändert werden kann, womit ein Höchstmaß an Flexibilität bei der Überwachung von Fahrzeug und Batterie, die Berücksichtigung zahlreicher Abhängigkeiten der Grenzwerte von den einzelnen Zustandsdaten und bei der Gestaltung der Befehlsstruktur gewährleistet ist.The functions of the measurement / evaluation unit can advantageously be used for Determination of the status data and / or to generate the warning and / or Control commands are taken over in whole or in part by a microprocessor. This has the advantage that the program of the microprocessor can be chosen freely can be changed, which means maximum flexibility in monitoring of vehicle and battery, taking into account numerous dependencies of the Limit values from the individual status data and when designing the Command structure is guaranteed.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:Further advantages, features and possible uses of the invention result from the following description of preferred embodiments in Connection with the drawing; show it:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Batterie 1, eine Meß/Auswerteeinheit 2 und eine Anzeigeeinheit 3 aufweist; Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention comprises a battery 1, a measuring / evaluation unit 2 and a display unit 3;

Fig. 2 die Ausführungsform von Fig. 1 in der Betriebsphase, in der die Ladung der Batterie 1 vorbereitet wird; FIG. 2 shows the embodiment of FIG. 1 in the operating phase in which the charging of the battery 1 is being prepared;

Fig. 3 eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 1, bei der die Meß/Auswerteeinheit 2 auf der Batterie 1 untergebracht ist; Fig. 3 is a modification of the embodiment of Figure 1, wherein the measurement / evaluation unit 2 is housed on the battery 1.

Fig. 4 eine Detaildarstellung eines Signalstiftes. Fig. 4 is a detailed representation of a signal pen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Batterie 1, einer Meß/Auswerteeinheit 2 und einer Anzeigeeinheit 3. Die Batterie 1 ist über ein Steckerpaar 11, 12 mit den Verbrauchern eines batteriebetriebenen Fahrzeugs verbindbar, wobei Bezugszeichen 10 den Antriebsmotor des batteriebetriebenen Fahrzeugs und Bezugszeichen 15 den Hauptverbraucher (im Falle eines Gabel­ staplers den Hubmotor) bedeutet. Fig. 1 shows an inventive device with a battery 1, a measuring / evaluation unit 2 and a display unit 3. The battery 1 can be connected via a plug pair 11 , 12 to the consumers of a battery-operated vehicle, reference number 10 denoting the drive motor of the battery-operated vehicle and reference numeral 15 the main consumer (in the case of a fork-lift truck, the lifting motor).

Von der Meß/Auswerteeinheit 2 führt eine Leitung l₄ zu einem Schalter S. Mit der Leitung l₄ ist ein Steuerbefehl übertragbar, der den Hauptverbraucher 15 des batteriebetriebenen Fahrzeugs selektiv abschaltet, ohne dabei auch den Antriebs­ motor 10 abzuschalten. Mit l wird ein in den Stromkreis geschaltetes Strommeßge­ rät symbolisiert, von dem eine Leitung l₂ ausgeht, die den gemessenen Stromwert auf die Meß/Auswerteeinheit überträgt. Entsprechend verhält es sich mit einer Leitung l₃, die von einem über die Batteriespannung gelegten Spannungsmeßgerät U ausgeht. Links neben dem Spannungsmeßgerät U verzweigt sich die Spannungs­ versorgung und führt direkt zum Antriebsmotor 10 und über den Schalter S zum Hauptverbraucher 15. In entsprechender Weise ist über die Leitung l₁ von der Meß/Auswerteeinheit 2 zum batterieseitigen Stecker 12 des Steckerpaares 11, 12 ein Steuerbefehl übertragbar, der die Ladung der Batterie sperrt. Dies wird in Fig. 2 näher erläutert.From the measuring / evaluation unit 2 leads a line L₄ to a switch S. With the line L ein a control command is transmitted, which selectively switches off the main consumer 15 of the battery-powered vehicle without also switching off the drive motor 10 . With l is a symbol in the circuit Stromstromßge advises, from which a line l₂ emanates, which transmits the measured current value to the measuring / evaluation unit. Correspondingly, it is the case with a line l 3, which starts from a voltage measuring device U placed over the battery voltage. To the left of the voltage measuring device U, the voltage supply branches and leads directly to the drive motor 10 and via the switch S to the main consumer 15 . In a corresponding manner, a control command that blocks the charge of the battery can be transmitted via the line l 1 from the measurement / evaluation unit 2 to the battery-side connector 12 of the connector pair 11 , 12 . This is explained in more detail in FIG. 2.

Fig. 2 zeigt zusätzlich zu den Komponenten von Fig. 1 ein modifiziertes Ladegerät 14, welches über einen Gegenstecker 13 mit dem batterieseitigen Stecker 1 2 des Steckerpaares 11, 12 verbindbar ist. Der batterieseitige Stecker weist eine erste Steckerbuchse 20 sowie eine zweite Steckerbuchse 21 auf, die mit dem ersten Steckerstift 23 und dem zweiten Steckerstift 24 des Gegensteckers 13 in Kontakt geraten, wenn das Steckerpaar 12, 13 zusammengesteckt wird. Zusätzlich ist im batterieseitigen Stecker 12 ein Signalanschluß in Gestalt eines Signalstifts 22 vorgesehen, der passend zu einer entsprechenden Signalbuchse 25 des Gegen­ steckers 13 gestaltet ist. Nach dem Zusammenstecken des Steckerpaares 12, 13 ist es also möglich, den von der Leitung l₁ zur Verfügung gestellten Steuerbefehl zum Sperren des Ladevorgangs der Batterie über den Signalstift 22 bzw. die Signalbuchse 25 an eine Logik zu übertragen, die im modifizierten Ladegerät 14 vorgesehen ist. Hierzu dient die Leitung l₅, die mit der Signalbuchse 25 des Gegensteckers 13 und mit dem Ladegerät 14 verbunden ist.1 Fig. 2 shows in addition to the components of FIG. A modified charger 14, a mating connector 13 with the battery connector 1 2 of the connector pair 11, 12 is connectable. The battery-side connector has a first connector socket 20 and a second connector socket 21 , which come into contact with the first connector pin 23 and the second connector pin 24 of the mating connector 13 when the connector pair 12 , 13 is plugged together. In addition, a signal connection in the form of a signal pin 22 is provided in the battery-side connector 12 , which is designed to match a corresponding signal socket 25 of the counter connector 13 . After plugging together the connector pair 12 , 13 , it is possible to transmit the control command provided by the line l 1 to block the charging process of the battery via the signal pin 22 or the signal socket 25 to a logic which is provided in the modified charger 14 . For this purpose, the line l₅, which is connected to the signal socket 25 of the mating connector 13 and to the charger 14 .

Fig. 3 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 1, bei der die Meß/Auswerteeinheit 2 fest mit der Batterie 1 verbunden ist. Außerdem sind die Geräte zur Spannungs- bzw. Strommessung U, I (und damit auch die Leitungen l₂ und l₃) in den Gesamtaufbau der Batterie 1 integriert. Das röhrenförmige Element, mit dem in Fig. 2 sowohl die Meß/Auswerteeinheit 2 als auch die Anzeigeeinheit 3 dargestellt wird, ist verkürzt dargestellt, um anzudeuten, daß es nur noch die Anzeigeeinheit 3 umfaßt. FIG. 3 shows a modified embodiment of the device from FIG. 1, in which the measurement / evaluation unit 2 is firmly connected to the battery 1 . In addition, the devices for voltage and current measurement U, I (and thus the lines l₂ and l₃) are integrated into the overall structure of the battery 1 . The tubular element, with which both the measurement / evaluation unit 2 and the display unit 3 is shown in FIG. 2, is shown in abbreviated form to indicate that it only comprises the display unit 3 .

Die Verbindung zwischen der auf der Batterie 1 untergebrachten Meß/Auswerteein­ heit 2 und der Anzeigeeinheit 3 erfolgt über eine lösbare Steckerverbindung, mit denen die Leitungen l₄, l₄′ bzw. l₆ trennbar sind. Von diesen Leitungen dient l₄, l₄′ zum Übertragen des Steuerbefehls, mit dem die Hauptverbraucher 15 des batteriebetriebenen Fahrzeugs gesperrt werden können. Die Leitung l₆ dient zum Übertragen der Zustandsdaten an die Anzeigeeinheit 3, die damit dargestellt werden sollen. Wie in den Fig. 1 und 2 ist eine Leitung l₁ vorgesehen, mit der ein Steuerbefehl zum Sperren des Ladevorgangs der Batterie 1 an den batterieseitigen Stecker und von dort weiter an den Gegenstecker eines (in Fig. 3 nicht gezeigten) Ladegeräts übertragen werden kann.The connection between the measuring / evaluation unit 2 housed on the battery 1 and the display unit 3 takes place via a detachable plug connection with which the lines l₄, l₄ 'and l₆ are separable. Of these lines l₄, l₄ 'is used to transmit the control command with which the main consumers 15 of the battery-powered vehicle can be locked. The line 1 serves to transmit the status data to the display unit 3 , which are to be represented thereby. As a line is l₁ provided in FIGS. 1 and 2, with a control command for blocking the charging of the battery 1 to the battery-side connector and the charger can be transferred there further to the mating connector of a (not shown in Fig. 3).

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeigt das Prinzip der sogenannten "Wechselbat­ terie", deren Vorteile darin bestehen, daß das Fahrzeug während der zur Ladung der erschöpften Batterie benötigten Zeit durch Einwechseln einer vollgeladenen Batterie weiter genutzt werden kann. Der Wechsel der Batterie erfolgt bei sehr intensiv genutzten Fahrzeugen häufig. Durch die Anbringung der Meß/Auswerteeinheit auf der Batterie müssen beim Einwechseln der vollgeladenen Batterie die hinterlegten Zustandsdaten und Grenzwerte in der Meß/Auswerteeinheit nicht überprüft werden, und die Ladung der erschöpften Batterie kann unabhängig vom Fahrzeug unter Nutzung der generierten Steuerbefehle erfolgen.The embodiment of FIG. 3 shows the principle of the so-called "Wechselbat terie", the advantages of which are that the vehicle can continue to be used during the time required to charge the depleted battery by replacing a fully charged battery. The battery is changed frequently in very intensively used vehicles. By attaching the measuring / evaluation unit to the battery, the state data and limit values stored in the measuring / evaluation unit do not have to be checked when the fully charged battery is replaced, and the exhausted battery can be charged independently of the vehicle using the generated control commands.

Bei allen Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 3 kann das modifizierte Ladegerät 14 entweder bei einer externen Ladestation oder auf dem batteriebetrie­ benen Fahrzeug selbst untergebracht sein. Die Unterbringung auf dem Fahrzeug hat den Vorteil, das Fahrzeug und Ladegerät eine Aktionseinheit bilden, die eine externe Ladestation nicht benötigt.In all embodiments according to FIGS. 1 to 3, the modified charger 14 can be accommodated either at an external charging station or on the battery-operated vehicle itself. The accommodation on the vehicle has the advantage that the vehicle and charger form an action unit that does not require an external charging station.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 3 kann der über die Leitung l₄ übertragene Steuerbefehl zum Sperren der Hauptverbraucher 1 5 mit dem Befehl zum Sperren des Ladevorgangs der Batterie kombiniert werden. Dies hat den Vorteil, daß der Benutzer immer dann zu einer Wartung der Batterie gezwungen wird, wenn beim Betrieb des Fahrzeugs ein Ereignis eingetreten ist, das zum Sperren der Hauptverbraucher 15 geführt hat. In the embodiments according to FIGS. 1 to 3, the control command transmitted via the line 1 1 for blocking the main consumers 15 can be combined with the command for blocking the charging process of the battery. This has the advantage that the user is forced to maintain the battery whenever an event has occurred during the operation of the vehicle which has led to the main consumers 15 being blocked.

Die Verbindung des verbraucherseitigen Steckers 11 mit den Verbrauchern 10, 15 des batteriebetriebenen Fahrzeugs erfolgt in den Fig. 1 bis 3 in der Praxis nicht so wie dargestellt, sondern über einen zwischengeschalteten Leistungsanschluß, von wo aus die Leistung der Batterie an die unterschiedlichen Verbraucher weitergeleitet wird. Dieser Leistungsanschluß ist aus Gründen der Vereinfachung nicht eingezeichnet.The connection of the connector 11 on the consumer side to the consumers 10 , 15 of the battery-operated vehicle is not shown in FIGS. 1 to 3 in practice as shown, but via an intermediate power connection, from where the power of the battery is passed on to the different consumers . This service connection is not shown for reasons of simplification.

Fig. 4 zeigt eine Detaildarstellung einer Ausführungsform eines Signalstifts 22 und einer Signalbuchse 25. Diese beiden Elemente sind komplementär zueinander ausgebildet, so daß sie sich beim Zusammenstecken zu einem sechskantigen Element ergänzen. Sowohl der Signalstift 22 als auch die Signalbuchse 25 weist einen Isolierkörper 40, 41 auf, der an den jeweils freiliegenden Oberflächen elektrisch leitende Flächen 42-45 trägt, die beim Zusammenstecken miteinander in elektrisch leitenden Kontakt geraden und eine Übertragung eines Steuerbefehls ermöglichen. Hierzu dienen die von der Meß/Auswerteeinheit kommende Leitung l₁ und die zum Ladegerät 14 führende Leitung l₅. Durch die besondere Form der Signalstifte 22 und der Signalbuchse 25 wird auch verhindert, daß Batterien an nicht modifizierten Ladegeräten geladen und somit die durch die Vorrichtung erzwungenen Arbeitsabläufe umgangen werden können. FIG. 4 shows a detailed illustration of an embodiment of a signal pin 22 and a signal socket 25 . These two elements are complementary to each other, so that they complement each other to form a hexagonal element. Both the signal pin 22 and the signal socket 25 have an insulating body 40 , 41 , which carries electrically conductive surfaces 42-45 on the respectively exposed surfaces, which, when plugged together, make direct electrical contact with one another and enable a control command to be transmitted. For this purpose, the line l 1 coming from the measuring / evaluation unit and the line l 1 leading to the charger 14 are used. The special shape of the signal pins 22 and the signal socket 25 also prevents batteries from being charged on unmodified chargers and thus the work processes forced by the device can be avoided.

BezugszeichenlisteReference list

1 Batterie
2 Meß/Auswerteeinheit
3 Anzeigeeinheit
10 Antriebsmotor
11 verbraucherseitiger Stecker
12 batterieseitiger Stecker
13 Gegenstecker
14 Ladegerät
15 Hubmotor
20 erste Steckerbuchse
21 zweite Steckerbuchse
22 Signalstift
23 erster Steckerstift
24 zweiter Steckerstift
25 Signalbuchse
30 lösbare Steckerverbindung
40, 41 Isolierkörper
42-45 elektrisch leitende Flächen
S Schalter
l₁-l₆ Leitungen
1 battery
2 measuring / evaluation unit
3 display unit
10 drive motor
11 consumer connector
12 battery-side connector
13 mating connector
14 charger
15 lifting motor
20 first plug socket
21 second socket
22 signal pin
23 first connector pin
24 second connector pin
25 signal socket
30 detachable plug connection
40 , 41 insulating body
42-45 electrically conductive surfaces
S switch
l₁-l₆ lines

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Überwachen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs und dessen Batterie (1), wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Meß/Auswerteeinheit (2) zur Ermittlung der Zustandsdaten der Batterie (2), sowie zur Generierung von Warn- und/oder Steuerbefehlen für den Einsatz der Batterie (1) und des Fahrzeugs nach Maßgabe der Zustands­ daten,
eine Anzeigeeinheit (3) zur Darstellung der Zustandsdaten und der Steuer- und Warnbefehle,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Meß/Auswerteeinheit (2) und die Anzeigeeinheit (3) zusammen mit der Batterie (1) auf dem Fahrzeug untergebracht sind.
1. Device for monitoring a battery-operated vehicle and its battery ( 1 ), the device comprising:
a measuring / evaluation unit ( 2 ) for determining the status data of the battery ( 2 ) and for generating warning and / or control commands for the use of the battery ( 1 ) and the vehicle in accordance with the status data,
a display unit ( 3 ) for displaying the status data and the control and warning commands,
characterized in that
the measuring / evaluation unit ( 2 ) and the display unit ( 3 ) are housed together with the battery ( 1 ) on the vehicle.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Warn- bzw. Steuerbefehl generierbar ist, der auf die fällige Wartung der Batterie hinweist und/oder den Ladevorgang der Batterie sperrt.2. Device according to claim 1, characterized in that a warning or Control command can be generated on the due maintenance of the battery indicates and / or blocks the charging process of the battery. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warn- bzw. Steuerbefehl generierbar ist, der auf die fällige Wartung des Fahrzeugs hinweist und/oder den Betrieb des Fahrzeugs ganz oder teilweise sperrt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a Warning or control command can be generated, based on the maintenance due Indicates vehicle and / or the operation of the vehicle in whole or in part locks. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit der Meß/Auswerteeinheit eines oder mehrere der folgen­ den Zustandsdaten ermittelbar sind: I: aus der Batterie entnommener und/oder in die Batterie eingespeister Strom;
U, Ut: Spannung der Batterie (U) und/oder einzelner Batteriezellen (Ut);
U/Ut: Verhältniswert;
t: Zeit;
T: Temperatur der Batterie und/oder einzelner Batteriezellen;
Qe: während einer vorgewählten Zeitspanne in die Batterie eingespeiste Ladungsmenge;
Qa: während einer vorgewählten Zeitspanne aus der Batterie entnomme­ ne Ladungsmenge;
ΔQ: Differenz (Qe - Qa);
ΔQ/Qn: Verhältniswert, wobei Qn die Nennkapazität der Batterie bedeutet;
Qt: Restkapazität der Batterie;und daß mit der Meß/Auswerteeinheit ein Steuer- oder Warnbefehl gene­ rierbar ist, wenn mindestens einer dieser Zustandsdaten einen vorgegebenen Grenzwert G über- oder unterschreitet, wobei ein einzelner Grenzwert wahlweise von den anderen Zustandsdaten abhängig ist.
4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one or more of the following state data can be determined with the measuring / evaluation unit: I: current drawn from the battery and / or fed into the battery;
U, U t : voltage of the battery (U) and / or individual battery cells (U t );
U / U t : ratio value;
t: time;
T: temperature of the battery and / or individual battery cells;
Q e : amount of charge fed into the battery during a preselected period of time;
Q a : amount of charge withdrawn from the battery during a preselected period of time;
ΔQ: difference (Q e - Q a );
ΔQ / Q n : ratio, where Q n is the nominal capacity of the battery;
Q t : residual capacity of the battery; and that a control or warning command can be generated with the measuring / evaluation unit if at least one of these status data exceeds or falls below a predetermined limit value G, a single limit value optionally being dependent on the other status data.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die fällige Wartung der Batterie hinweisende Warnbefehl generierbar ist, wenn ΔQ/Qn, gemessen nach erfolgter Wartung und Ladung der Batterie während der darauffolgenden Lade/Entlade-Vorgänge der Batterie, einen vorgegebenen Grenzwert G₁ überschreitet.5. Device according to claims 2 and 4, characterized in that the warning command due maintenance of the battery can be generated if ΔQ / Q n , measured after maintenance and charging of the battery during the subsequent charging / discharging processes of the battery , exceeds a predetermined limit G₁. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4 oder 2 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den Ladevorgang der Batterie sperrende Steuerbefehl generiebar ist, wenn ΔQ/Qn, gemessen nach erfolgter Wartung und Ladung der Batterie während der darauffolgenden Lade/Entlade-Vorgänge der Batterie, einen vorgegebenen Grenzwert G₂ überschreitet, wobei G₂ < G₁.6. Device according to claims 2 and 4 or 2 and 5, characterized in that the control process blocking the charging process of the battery can be generated if ΔQ / Q n , measured after maintenance and charging of the battery during the subsequent charging / discharging Operations of the battery, a predetermined limit G₂ exceeds, where G₂ <G₁. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die fällige Wartung des Fahrzeugs hinweisende Warnbefehl generier­ bar ist, wenn Qa, gemessen nach erfolgter Wartung des Fahrzeugs während der darauffolgenden Lade/Entlade-Vorgänge der Batterie, einen vorgegebe­ nen Grenzwert G₃ überschreitet.7. Device according to claims 3 and 4, characterized in that the warning of the due maintenance of the vehicle warning command is generated if Q a , measured after maintenance of the vehicle during the subsequent charging / discharging operations of the battery, a given nen limit G₃ exceeds. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 oder 3 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den Betrieb des Fahrzeugs ganz oder teilweisende sperrende Steuerbefehl generierbar ist, wenn Qa, gemessen nach erfolgter Wartung des Fahrzeugs während der darauffolgenden Lade/Entlade-Vor­ gänge der Batterie, einen vorgegebenen Grenzwert G₄ überschreitet, wobei G₄ < G₃, wobei wahlweise ein weiterer Steuerbefehl generierbar ist, der den Ladevorgang der Batterie sperrt.8. Device according to claims 3 and 4 or 3 and 7, characterized in that the operation of the vehicle completely or partially locking control command can be generated if Q a , measured after the maintenance of the vehicle during the subsequent loading / unloading before gears of the battery, a predetermined limit value G₄ exceeds, where G₄ <G₃, wherein optionally a further control command can be generated that blocks the charging process of the battery. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Steuerbefehl generierbar ist, der bei Überschreiten eines Grenzwertes für die Temperatur T die Hauptverbraucher (15) des batte­ riebetriebenen Fahrzeugs abschaltet (S) und/oder den Ladevorgang der Batterie (1) sperrt. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a control command can be generated, the main consumer ( 15 ) of the battery-powered vehicle switches off (S) and / or the charging process of the battery ( 1 ) locks. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Steuerbefehl generierbar ist, der bei Über- oder Unter­ schreiten eines Grenzwertes für U/Ut die Hauptverbraucher (15) des batteriebetriebenen Fahrzeugs abschaltet (S) und/oder die Ladung der Bat­ terie (1) sperrt.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a control command can be generated, the main consumer ( 15 ) of the battery-powered vehicle switches off (S) and / or the charge when a limit value for U / U t is exceeded or undershot the bat terie ( 1 ) blocks. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das batteriebetriebene Fahrzeug ein Gabelstapler und die Hauptverbraucher ein oder mehrere Hubmotoren (15) sind.11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the battery-powered vehicle is a forklift and the main consumers are one or more lifting motors ( 15 ). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 6, gekennzeichnet durch eine lösbare Kabelverbindung zwischen der Batterie (1) und den Verbrauchern (10, 15) des batteriebetriebenen Fahrzeugs, wobei die Kabelverbindung über ein Steckerpaar (11, 12) erfolgt, dessen batterieseitiger Stecker (12) zum Gegenstecker (13) eines modifizierten Ladegeräts (14) paßt und an die Meß/ Auswerteinheit (2) angeschlossen ist, und wobei der batterieseitige Stecker (12) neben den Anschlüssen (20, 21) zur Verbindung mit den Batteriepolen einen Signalanschluß (22) aufweist, mit dem der Steuerbefehl zum Sperren des Ladevorgangs der Batterie (1) von der Meß/Auswerteinheit (2) auf das Ladegerät (14) übertragbar ist und der den Anschluß an unmodifizierte Ladegeräte ohne den passenden Gegenstecker (13) blockiert.12. The device according to one of claims 2 or 6, characterized by a detachable cable connection between the battery ( 1 ) and the consumers ( 10 , 15 ) of the battery-powered vehicle, the cable connection being made via a pair of connectors ( 11 , 12 ), the battery-side connector ( 12 ) matches the mating connector ( 13 ) of a modified charger ( 14 ) and is connected to the measurement / evaluation unit ( 2 ), and the battery-side connector ( 12 ) has a signal connection in addition to the connections ( 20 , 21 ) for connection to the battery poles ( 22 ) with which the control command to block the charging process of the battery ( 1 ) can be transmitted from the measuring / evaluation unit ( 2 ) to the charger ( 14 ) and which blocks the connection to unmodified chargers without the appropriate mating connector ( 13 ). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegen­ stecker (13) des modifizierten Ladegeräts (14) einen zum Signalan­ schluß (22) des batterieseitigen Steckers (13) passenden Signalanschluß (25) zur Übertragung des Steuerbefehls aufweist und das modifizierte Ladegerät (14) wahlweise auf dem batteriebetriebenen Fahrzeug unter­ gebracht ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the counter plug ( 13 ) of the modified charger ( 14 ) has a signal connection ( 22 ) of the battery-side connector ( 13 ) matching signal connector ( 25 ) for transmitting the control command and the modified charger ( 14 ) is optionally housed on the battery-powered vehicle. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meß/Auswerteeinheit (2) fest mit der Batterie (1) und die Anzeigeeinheit (3) fest mit dem Fahrzeug verbunden sind und die Verbin­ dung zwischen Meß/Auswerteeinheit (2) und Anzeigeeinheit (1) über ein Kabel mit einer lösbaren Steckerverbindung (30) erfolgt.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring / evaluation unit ( 2 ) fixed to the battery ( 1 ) and the display unit ( 3 ) are fixed to the vehicle and the connec tion between the measuring / evaluation unit ( 2nd ) and display unit ( 1 ) via a cable with a detachable plug connection ( 30 ). 15. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meß/Auswerteeinheit einen Mikroprozessor zur teilweisen oder vollständigen Ermittlung der Zustandsdaten und/oder Generierung der Warn­ und/oder Steuerbefehlen aufweist.15. Device according to one of the preceding claims, characterized net that the measuring / evaluation unit a microprocessor for partial or complete determination of the status data and / or generation of the warning  and / or control commands. 16. Verfahren zum Überwachen einer intermittierend betriebenen Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß
nach erfolgter Wartung und Ladung der Batterie während der darauf­ folgenden Lade/Entlade-Vorgänge von einer Meß/Auswerteeinheit fort­ laufend die Summe Qa der aus der Batterie entnommenen Ladungsmenge und die Summe Qe der eingespeisten Ladungsmenge bestimmt und daraus die Differenz ΔQ = Qe- Qa ermittelt und zur Nennkapazität Qn der Batterie ins Verhältnis gesetzt wird, und
von der Meß/Auswerteeinheit ein Warnbefehl generiert wird, der auf die Notwendigkeit einer Wartung der Batterie hinweist, wenn der Verhältniswert ΔQ/Qn einen vorgewählten Grenzwert G₁ übersteigt.
16. A method for monitoring an intermittently operated battery, characterized in that
after maintenance and charging of the battery during the subsequent charging / discharging processes from a measuring / evaluating unit continuously determines the sum Q a of the charge quantity removed from the battery and the sum Q e of the charge quantity fed in, and from this the difference ΔQ = Q e - Q a is determined and related to the nominal capacity Q n of the battery, and
a warning command is generated by the measuring / evaluation unit, which indicates the need for maintenance of the battery if the ratio value ΔQ / Q n exceeds a preselected limit value G 1.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß von der Meß/ Auswerteeinheit ein Steuerbefehl generiert wird, der das Laden der Batterie sperrt, wenn der Verhältniswert ΔQ/Qn einen Grenzwert G₂ überschreitet, wobei G₂ < G₁.17. The method according to claim 16, characterized in that a control command is generated by the measuring / evaluation unit, which blocks the charging of the battery when the ratio value ΔQ / Q n exceeds a limit value G₂, G₂ <G₁. 18. Verfahren zum Überwachen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Wartung des Fahrzeugs während der darauffolgenden Lade/Entlade-Vorgänge der Batterie von einer Meß/Auswerteeinheit die aus der Batterie entnommene Ladungsmenge Qa bestimmt und von der Meß/Auswerteeinheit ein Warnbefehl generiert wird, der auf die Notwendigkeit einer Wartung des Fahrzeugs hinweist, wenn Qa einen vor­ gewählten Grenzwert G₃ übersteigt.18. A method for monitoring a battery-powered vehicle, characterized in that after maintenance of the vehicle during the subsequent charging / discharging operations of the battery from a measuring / evaluation unit determines the amount of charge Q a removed from the battery and a warning command from the measuring / evaluation unit is generated, which indicates the need for maintenance of the vehicle when Q a exceeds a pre-selected limit G₃. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß von der Meß/ Auswerteeinheit ein Steuerbefehl generiert wird, der den Betrieb des Fahrzeugs ganz oder teilweise sperrt, wenn Qa einen Grenzwert G₄ über­ schreitet, wobei G₄ < G₃.19. The method according to claim 18, characterized in that a control command is generated by the measuring / evaluation unit, which blocks the operation of the vehicle in whole or in part when Q a exceeds a limit value G₄, G wobei <G₃.
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