CH683209A5

CH683209A5 - A device for determining the charge state of a rechargeable battery.

Info

Publication number: CH683209A5
Application number: CH681/92A
Authority: CH
Inventors: Matthias Spaeth; Peter Bolz
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1991-04-20
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1994-01-31
Also published as: ITMI920881A1; AT405886B; ATA79392A; IT1258313B; ES2036958A2; ITMI920881A0; DE4112987A1; DE4112987C2; ES2036958B1; ES2036958R

Description

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Beschreibung description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Ladezustands einer wiederaufladba-ren Batterie nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention relates to a device for determining the state of charge of a rechargeable battery according to the preamble of the main claim.

Eine verbreitete Methode zur Bestimmung des Ladezustands einer Batterie ist die Messung der Batteriespannung unter einer definierten Last. In der EP-B-0 188 477 oder der DE-A 3 815 001 ist eine derartige Methode zur Bestimmung des Ladezustands beschrieben, bei der zur Verbesserung der Methode die Kenndaten beim Laden und Entladen einer Batterie erfasst und abgespeichert werden. Diese können dann als Referenzwerte bei späteren Lade- und Entladevorgängen dienen. Der Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, dass die Bestimmung des Ladezustands abhängig von der Batteriespannung erfolgt, die von Batterie zu Batterie bei gleichem Ladezustand grosse Unterschiede aufweisen kann. Insbesondere bei gasdichten NiCd-Batterien, die eine sehr flache Entladekennlinie aufweisen, sind diese bekannten Verfahren ungenau und kaum einsetzbar. A common method for determining the state of charge of a battery is to measure the battery voltage under a defined load. Such a method for determining the state of charge is described in EP-B-0 188 477 or DE-A 3 815 001, in which, to improve the method, the characteristic data during charging and discharging of a battery are recorded and stored. These can then serve as reference values for later charging and discharging processes. The disadvantage of these known methods is that the state of charge is determined as a function of the battery voltage, which can vary greatly from battery to battery with the same state of charge. In particular in the case of gas-tight NiCd batteries which have a very flat discharge characteristic, these known methods are imprecise and can hardly be used.

Aus der DE-A 3 823 038 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Ladezustands einer wiederauflad-baren Batterie nach der Gattung des Hauptanspruchs bekannt. Dort ist ein elektronischer Zähler zur Stromsimulation als Abwärtszähler geschaltet und zählt während des Betriebs eines Verbrauchers von einem Anfangszählerstand aus, auf den der Zähler bei voll geladener Batterie gesetzt wird, abwärts. Der Zählerstand ist dann jeweils ein Mass für den Ladezustand der Batterie. From DE-A 3 823 038 a device for determining the state of charge of a rechargeable battery according to the preamble of the main claim is known. An electronic counter for current simulation is connected there as a down counter and counts down during the operation of a consumer from an initial counter reading to which the counter is set when the battery is fully charged. The counter reading is then a measure of the state of charge of the battery.

Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, dass Teilladungen der Batterie nicht berücksichtigt werden können. Ebensowenig berücksichtigt werden kann ein gleichzeitiges Laden und Entladen der Batterie, so dass die bekannte Vorrichtung wenig variabel und für die meisten Anwendungen nicht einsetzbar ist. The disadvantage of this known device is that partial battery charges cannot be taken into account. Likewise, simultaneous charging and discharging of the battery cannot be taken into account, so that the known device is not very variable and cannot be used for most applications.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Die erfindungsgemässe Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass zum einen der Ladezustand der Batterie unabhängig von der Batteriespannung erfolgt, so dass sich diese Vorrichtung insbesondere zur Bestimmung des Ladezustands von NiCd-Batterien eignet, und dass zum anderen auch Teilladungen des Ladegeräts berücksichtigt werden können, selbst wenn sie gleichzeitig mit einer Entladung stattfinden. The device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that, on the one hand, the state of charge of the battery is independent of the battery voltage, so that this device is particularly suitable for determining the state of charge of NiCd batteries, and on the other hand, partial charges of the charger can be taken into account even if they take place simultaneously with a discharge.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. The measures listed in the dependent claims enable advantageous developments and improvements of the device specified in the main claim.

Eine zweckmässige Realisierung der erfindungs-gemässen Vorrichtung besteht darin, dass wenigstens eine während der Entladung der Batterie in der einen Zählrichtung gezählte Entlade-Zählfre-quenz und eine während des Ladevorgangs in der anderen Zählrichtung gezählte Lade-Zählfrequenz vorgesehen ist. Hierdurch wird im wesentlichen nur ein einziger elektronischer Zähler zur Bestimmung des Ladezustands der Batterie benötigt. An expedient realization of the device according to the invention consists in that at least one discharge counting frequency counted during the discharge of the battery in one counting direction and one charge counting frequency counted during the charging process in the other counting direction is provided. As a result, essentially only a single electronic counter is required to determine the state of charge of the battery.

Bei mehreren Verbrauchern ist jedem Verbraucher eine individuelle Entlade-Zählfrequenz zugeordnet, wobei sich die entsprechenden Zählimpulse bei mehreren gleichzeitig eingeschalteten Verbrauchern addieren. Dies kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass beispielsweise zwei Verbraucher eine zusätzliche Entlade-Zählfrequenz zur Zählung in der Zählvorrichtung auslösen, deren Frequenz die Summe der individuell zugeordneten Entlade-Zähifrequenzen ist. Alternativ hierzu ist es selbstverständlich auch möglich, einen Strom-Fre-quenz-Wandler zur Erzeugung der Entlade-Zählfre-quenz vorzusehen. Eine individuelle Zuordnung von Verbrauchern zu Zählfrequenzen ist dann nicht mehr erforderlich. If there are several consumers, an individual discharge counting frequency is assigned to each consumer, the corresponding counting pulses being added when there are several consumers that are switched on at the same time. This can also be done, for example, in that, for example, two consumers trigger an additional discharge counting frequency for counting in the counting device, the frequency of which is the sum of the individually assigned discharge counting frequencies. As an alternative to this, it is of course also possible to provide a current-to-frequency converter for generating the discharge counting frequency. It is then no longer necessary to individually assign consumers to counting frequencies.

Um die gleichzeitige Registrierung von Lade- und Entladevorgängen sicherzustellen, weist die Zählvorrichtung unabhängig voneinander arbeitende Zähleingänge für den Abwärts- und Aufwärtszähl-vorgang auf. In order to ensure the simultaneous registration of charging and discharging processes, the counting device has counting inputs that work independently of one another for the downward and upward counting processes.

Anstelle des Zählens von Zählfrequenzen in einem Zähler kann auch ein Rechner vorgesehen sein, der der Entladung proportionale Zahlenwerte mit der Aufladung proportionalen Zahlenwerten nach Betrag und Richtung addiert. Hierbei dienen insbesondere interne Register eines Mikroprozessors als Zählvorrichtung. Da in einem solchen Rechner Taktfrequenzen ohnehin vorliegen, kann die Realisierung einer derartigen Vorrichtung zur Bestimmung des Ladezustands einer Batterie mit einem handelsüblichen Mikrorechner realisiert werden, der lediglich ein speziell angepasstes Programm aufweist. Instead of counting counting frequencies in a counter, a computer can also be provided, which adds numerical values proportional to the discharge to numerical values proportional to the charge in terms of amount and direction. Internal registers of a microprocessor serve in particular as a counting device. Since clock frequencies are present in such a computer anyway, such a device for determining the state of charge of a battery can be implemented using a commercially available microcomputer which only has a specially adapted program.

Zur Berücksichtigung der Selbstentladung der Batterie sind in vorteilhafter Weise Mittel zur Erzeugung einer fortlaufend gezählten Selbstentlade-Zählfrequenz oder zur Erzeugung von zyklisch den Zählerstand verändernden Selbstentlade-Zahlenwer-ten vorgesehen. Hierdurch werden die tatsächlichen Verhältnisse in einer aufladbaren Batterie noch exakter simuliert. Diese Exaktheit kann noch dadurch gesteigert werden, dass die Selbstentlade-Zählfrequenz oder die erzeugten Selbstentlade-Zahlenwerte temperaturabhängig sind, da die Selbstentladung der Batterie von ihrer Temperatur abhängt. Zur Realisierung kann hierzu ein von einem NTC-Wi-derstand gesteuerter Taktgenerator oder Zahlen-wertgenerator vorgesehen sein. In order to take the self-discharge of the battery into account, means are advantageously provided for generating a continuously counted self-discharge counting frequency or for generating self-discharge numerical values which cyclically change the counter reading. This simulates the actual conditions in a rechargeable battery even more precisely. This accuracy can be further increased by the fact that the self-discharge counting frequency or the generated self-discharge numerical values are temperature-dependent, since the self-discharge of the battery depends on its temperature. A clock generator or numerical value generator controlled by an NTC resistor can be provided for this purpose.

Um einen Über- oder Unterlauf des Zählers zu verhindern, die zu unrealistischen Ergebnissen führen würden, sind zwei Zählerstände als Grenzwerte für einen maximalen und einen minimalen Ladezustand der Batterie vorgesehen, wobei Mittel zur Verhinderung des Überschreitens des oberen und des Unterschreitens des unteren Zählerstands vorgesehen sind. Hierdurch erfolgt bei vollem Ladezustand oder im tiefstentladenen Zustand eine ständige Normierung der Vorrichtung. In order to prevent an overflow or underflow of the meter, which would lead to unrealistic results, two meter readings are provided as limit values for a maximum and a minimum state of charge of the battery, with means being provided for preventing the upper and lower undershot values from being exceeded . As a result, the device is continuously normalized when the battery is fully charged or in a deeply discharged state.

Die beiden Zählerstände sind zweckmässigerweise der Zählerstand 0 und der maximale Zählerstand der Zählvorrichtung, wobei Zählimpulse oder zu addierende Zahlenwerte, die zu Werten ausserhalb The two counter readings are expediently the counter reading 0 and the maximum counter reading of the counting device, with counting impulses or numerical values to be added which result in values outside

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der beiden Grenzwerte führen würden, als Rücksetz- und Setzsignale auf jeweils diese Zählerstände ausgebildet sind. Hierdurch kann auf einfache Weise ein Überschreiten der Grenzwerte verhindert werden. of the two limit values would result in the form of reset and set signals for each of these counter readings. This can easily prevent the limit values from being exceeded.

Ein weiteres Mittel zur Korrektur des Zählerstandes bzw. zu seiner Normierung ist eine Spannungs-überwachungsvorrichtung für die Batterie, durch die bei Absinken der Batteriespannung unter einen vorgebbaren Wert die Zählvorrichtung auf den dem minimalen Zustand entsprechenden Zählerstand setzbar ist, vorzugsweise auf den Zählerstand 0. A further means for correcting the counter reading or for normalizing it is a voltage monitoring device for the battery, by means of which the counting device can be set to the counter reading corresponding to the minimum state, preferably to counter reading 0, when the battery voltage drops below a predeterminable value.

Zur Wiedergabe des durch Zählersimulation ermittelten Ladezustands der Batterie sind zweckmässigerweise Mittel zur Erzeugung eines optischen und/oder akustischen Warnsignais bei Erreichen eines einen vorgebbaren niedrigen Ladezustand entsprechenden Zählerstands vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können Mittel zur Wiedergabe des jeweiligen Zählerstands als Anzeigevorrichtung für den Ladezustand der Batterie vorgesehen sein. Hierdurch kann kontinuierlich der Ladezustand abgelesen werden. To reproduce the state of charge of the battery determined by counter simulation, means are expediently provided for generating an optical and / or acoustic warning signal when a counter reading corresponding to a predeterminable low state of charge is reached. Alternatively or additionally, means for displaying the respective counter reading can be provided as a display device for the state of charge of the battery. In this way, the state of charge can be read continuously.

Zeichnung drawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Two embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäs-sen Vorrichtung mit einem elektronischen Zähler zur Bestimmung des Ladezustands einer wiederauf-ladbaren Batterie als erstes Ausführungsbeispiel und 1 shows a block diagram of a device according to the invention with an electronic counter for determining the state of charge of a rechargeable battery as a first exemplary embodiment and

Fig. 2 eine ähnliche Vorrichtung mit einem Mikrorechner zur Bestimmung des Ladezustands als zweites Ausführungsbeispiel. Fig. 2 shows a similar device with a microcomputer for determining the state of charge as a second embodiment.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein Ladegerät 10 mit einer auflad-baren Batterie 11 verbunden, die beispielsweise als NiCd-Batterieblock ausgebildet sein kann. Diese Batterie 11 versorgt zwei Verbraucher 12, 13 über zwei Schalter 14, 15. Bei dieser Anordnung kann es sich beispielsweise um einen batteriebetriebenen Handscheinwerfer oder ein batteriebetriebenes Elektrowerkzeug handeln. Die beiden Verbraucher 12, 13 sind bei einer derartigen Anwendung als Glühlampen unterschiedlicher Stärke und/oder als Elektromotoren ausgebildet, insbesondere als Elektromotoren mit unterschiedlichen Leistungsanschlüssen. In einer einfacheren Ausführung kann selbstverständlich auch nur ein einziger Verbraucher 12 bzw. 13 vorgesehen sein, oder es können noch weitere zusätzliche Verbraucher zugeschaltet werden. In the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, a charger 10 is connected to a rechargeable battery 11, which can be designed, for example, as a NiCd battery block. This battery 11 supplies two consumers 12, 13 via two switches 14, 15. This arrangement can be, for example, a battery-operated hand lamp or a battery-operated power tool. In such an application, the two consumers 12, 13 are designed as incandescent lamps of different strengths and / or as electric motors, in particular as electric motors with different power connections. In a simpler version, of course, only a single consumer 12 or 13 can be provided, or other additional consumers can also be connected.

Die Zählfrequenz eines während des Betriebs des Ladegeräts 10 eingeschalteten ersten Taktgenerators 16 ist einem Aufwärtszähleingang eines digitalen Zählers 17 zugeführt. Die Taktfrequenz eines zweiten Taktgenerators 18 ist einem separaten The counting frequency of a first clock generator 16 which is switched on during the operation of the charger 10 is fed to an up-counting input of a digital counter 17. The clock frequency of a second clock generator 18 is a separate one

Abwärtszähleingang des Zählers 17 zugeführt. Dieser zweite Taktgenerator 18 erzeugt als Grundtaktfrequenz eine von der Temperatur der Batterie 11 abhängige Selbstentlade-Zählfrequenz. Hierzu ist ein NTC-Widerstand 19 an der Batterie 11 oder im Bereich der Batterie 11 angeordnet und mit dem zweiten Taktgenerator 18 verbunden. Anstelle eines NTC-Widerstands 19 kann selbstverständlich prinzipiell auch ein anderes temperaturabhängiges Element treten. In Abhängigkeit des jeweiligen Widerstandswerts des NTC-Widerstands 19 wird die Selbstentlade-Zählfrequenz gesteuert. Darüber hinaus wird die Entlade-Zählfrequenz des zweiten Taktgenerators 18 noch vom Einschaltzustand der beiden Verbraucher 12, 13 beeinflusst. Während des Betriebs dieser Verbraucher 12, 13 werden jeweils zusätzliche Zählimpulse zur Erhöhung der Entlade-Zählfrequenz des zweiten Taktgenerators 18 erzeugt. Diese zusätzlichen Zählimpulse stellen eine feste Rate dar, die proportional dem jeweiligen Stromverbrauch dieser Verbraucher 12, 13 ist. Einschaltsteuersignale von diesen Verbrauchern an entsprechenden Eingängen des zweiten Taktgenerators 18 lösen diese zusätzlichen Zählimpulse aus. Down counting input of counter 17 supplied. This second clock generator 18 generates a self-discharge counting frequency which is dependent on the temperature of the battery 11 as the basic clock frequency. For this purpose, an NTC resistor 19 is arranged on the battery 11 or in the region of the battery 11 and connected to the second clock generator 18. Instead of an NTC resistor 19, it is of course also possible in principle to use another temperature-dependent element. The self-discharge counting frequency is controlled as a function of the respective resistance value of the NTC resistor 19. In addition, the discharge counting frequency of the second clock generator 18 is also influenced by the switched-on state of the two consumers 12, 13. During the operation of these consumers 12, 13, additional counting pulses are generated to increase the discharge counting frequency of the second clock generator 18. These additional counting pulses represent a fixed rate which is proportional to the current consumption of these consumers 12, 13. Switch-on control signals from these consumers at corresponding inputs of the second clock generator 18 trigger these additional counting pulses.

Ein Zählerausgang des Zählers 17 ist mit einer Auswerteschaltung 20 verbunden, durch die der jeweilige Zählerstand in Form von Zahlenwerten auf einem Display 21 wiedergegeben wird. Die optische Wiedergabe kann selbstverständlich auch durch einen analogen Zeiger, durch ein Leuchtband od.dgl. erfolgen. Die jeweiligen Zählerstände werden beispielsweise durch Zahlen zwischen 0 und 100 wiedergegeben, um den prozentualen Ladezustand anzuzeigen. Darüber hinaus wird durch die Auswerteschaltung 20 auch noch eine Leuchte 22 angesteuert, z.B. eine Leuchtdiode. Wenn die Batterie bis zu einem bestimmten Grad entladen ist, wird diese Leuchte 22 angesteuert, um anzuzeigen, dass die Batterie einen kritischen niedrigen Ladezustand erreicht hat. Selbstverständlich ist auch ein inverser Betrieb der Leuchte 22 möglich, das heisst, sie wird dann eingeschaltet, wenn die Batterie noch einen guten bis befriedigenden Ladezustand aufweist. Eine Kombination von Leuchten ist ebenfalls möglich, wobei dann eine Leuchte einen ausreichenden Ladezustand und eine andere Leuchte einen unzureichenden Ladezustand wiedergibt. A counter output of the counter 17 is connected to an evaluation circuit 20, by means of which the respective counter reading is shown in the form of numerical values on a display 21. The optical reproduction can of course also by an analog pointer, by a light strip or the like. respectively. The respective meter readings are represented, for example, by numbers between 0 and 100 in order to show the percentage charge status. In addition, the evaluation circuit 20 also controls a lamp 22, e.g. a light emitting diode. When the battery is discharged to a certain degree, this light 22 is activated to indicate that the battery has reached a critical low state of charge. An inverse operation of the lamp 22 is of course also possible, that is to say it is switched on when the battery is still in a good to satisfactory state of charge. A combination of lights is also possible, in which case one light reflects an adequate state of charge and another light indicates an insufficient state of charge.

Die Batteriespannung der Batterie 11 ist auch einer Spannungsüberwachungsschaltung 23 zugeführt. Sinkt die Spannung der Batterie 11 unter einen vorgebbaren niedrigen Wert ab, der einem kritischen niedrigen Ladezustand entspricht, so wird über einen Ausgang dieser Spannungsüberwachungsschaltung 23 der Zähler 17 auf den Wert 0 rückgesetzt, der dem entladenen Zustand der Batterie entspricht. Hierdurch kann eine Normierung des Zählerstands bei der Tiefentladung herbeigeführt werden. The battery voltage of the battery 11 is also fed to a voltage monitoring circuit 23. If the voltage of the battery 11 drops below a predeterminable low value, which corresponds to a critical low state of charge, the output of this voltage monitoring circuit 23 is used to reset the counter 17 to the value 0, which corresponds to the discharged state of the battery. In this way, a normalization of the counter reading during deep discharge can be brought about.

Weiterhin ist eine Zahlenwert-Erkennungsstufe 24 mit dem Zählerausgang des Zählers 17 verbunden. Durch diese Zahlenwert-Erkennungsstufe 24 werden der Zahlenwert 0 und der maximale Zahlenwert erkannt. Entsprechend werden Ausgangssignale an den Ausgängen 0 und M erzeugt, durch die der Furthermore, a numerical value detection stage 24 is connected to the counter output of the counter 17. The numerical value 0 and the maximum numerical value are recognized by this numerical value detection stage 24. Accordingly, output signals are generated at outputs 0 and M, through which the

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Zähler 17 jeweils über den Rücksetzeingang R rückgesetzt bzw. über den Setzeingang S auf den maximalen Zählerstand gesetzt wird. Hierdurch wird verhindert, dass der minimale Zählerstand 0 unterschritten bzw. der maximale Zählerstand M überschritten wird. Auch hierdurch erfolgt eine Korrektur bzw. Normierung des Zählerstands beim Erreichen des maximalen Ladezustands bzw. des minimalen Ladezustands. Counter 17 is reset in each case via the reset input R or is set to the maximum counter reading via the set input S. This prevents the minimum counter reading from falling below 0 or the maximum counter reading M being exceeded. This also corrects or normalizes the counter reading when the maximum charge state or the minimum charge state is reached.

Durch die beschriebene Vorrichtung wird der Lade- und Entladevorgang der Batterie 11 mittels des Zählers 17 simuliert. Der Zählerstand ist dabei jeweils ein Mass für den Ladezustand der Batterie 11. Während des Ladevorgangs ist der erste Taktgenerator 16 eingeschaltet und zählt eine dem Ladestrom entsprechende Taktfrequenz aufwärts, während beim Einschalten der Verbraucher 12, 13 eine dem Entladestrom entsprechende Frequenz abwärtsgezählt wird. Auch wenn kein Verbraucher eingeschaltet ist, wird ständig eine Selbstentlade-Zählfrequenz abwärtsgezählt, die der Selbstentladung der Batterie entspricht. Diese Selbstentlade-Zählfrequenz ist - wie die Selbstentladung der Batterie - von der Temperatur abhängig. Bei gleichzeitig ablaufendem Lade- und Entladevorgang werden entsprechend über die beiden unabhängigen Zähleingänge Zählimpulse aufwärts- und abwärtsgezählt. The device described simulates the charging and discharging process of the battery 11 by means of the counter 17. The counter reading is in each case a measure of the state of charge of the battery 11. During the charging process, the first clock generator 16 is switched on and counts up a clock frequency corresponding to the charging current, while when the consumers 12, 13 are switched on, a frequency corresponding to the discharge current is counted down. Even when no consumer is switched on, a self-discharge counting frequency is continuously counted down, which corresponds to the self-discharge of the battery. This self-discharge counting frequency - like the self-discharge of the battery - depends on the temperature. If the charging and discharging process takes place simultaneously, counting pulses are counted up and down accordingly via the two independent counting inputs.

Es ist selbstverständlich auch möglich, in umgekehrter Weise bei der Entladung aufwärts- und bei der Aufladung abwärtszuzählen. In diesem Falle entspricht ein niedriger Zählerstand einem hohen Ladezustand und umgekehrt. It is of course also possible to count upwards in the discharge and downwards in the charge. In this case, a low meter reading corresponds to a high charge level and vice versa.

In einer einfacheren Version der beschriebenen Vorrichtung kann die Zahlenwert-Erkennungsstufe 24 und/oder die Spannungsüberwachungsschal-tung 23 auch entfallen, wenn man auf eine Korrektur bzw. Normierung der Zählerstände verzichten will. Anstelle einer Zahlenwert-Erkennungsstufe 24 kann auch eine entsprechende Beschaltung des Zählers 17 selbst erfolgen, wenn entsprechende Überlaufausgänge vorgesehen sind, die dann direkt mit den Setz- bzw. Rücksetzeingängen verbunden werden können. In a simpler version of the device described, the numerical value detection stage 24 and / or the voltage monitoring circuit 23 can also be omitted if one wishes to dispense with correcting or normalizing the counter readings. Instead of a numerical value detection stage 24, the counter 17 itself can also be appropriately connected if corresponding overflow outputs are provided, which can then be connected directly to the set or reset inputs.

Die Taktgeneratoren 16, 18 können auch im Ladegerät 10 bzw. in den Verbrauchern integriert sein. Die verschiedenen erforderlichen Taktfrequenzen können durch Frequenzteilung aus einer Grundtaktfrequenz gewonnen werden, wobei die Steuersignale vom Ladegerät 10 und von den Verbrauchern 12, 13 auf Steuereingänge zur Beeinflussung des Teilerverhältnisses einwirken können. The clock generators 16, 18 can also be integrated in the charger 10 or in the consumers. The various required clock frequencies can be obtained by frequency division from a basic clock frequency, the control signals from the charger 10 and from the consumers 12, 13 being able to act on control inputs for influencing the division ratio.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zähler 17 durch interne Register eines Mikrocomputers 25 ersetzt. Im übrigen sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile und Baugruppen wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the counter 17 is replaced by internal registers of a microcomputer 25. Otherwise, the same or equivalent components and assemblies are again provided with the same reference numerals and are not described again.

Zur Erfassung des Entladestroms der Batterie 11 ist ein Strom-Frequenz-Wandler 26 in den gemeinsamen Entladekreis der Batterie 11 geschaltet. Er führt dem Mikrocomputer 25 eine vom Entladestrom proportionale Frequenz zu. Anstelle eines Strom-Frequenz-Wandlers kann prinzipiell auch ein Strom-Spannungs-Wandler treten, dessen erzeugte Ausgangsspannung erst im Mikrocomputer 25 in eine Abwärtszählfrequenz bzw. in Zahlenwerte umgewandelt wird, durch die der interne Zählerstand zur Simulation des Ladezustands der Batterie vermindert wird. Die Erfassung des Entladestroms kann selbstverständlich auch hier gemäss Fig. 1 erfolgen, wobei auch in Fig. 1 die Erfassung des Entladestroms wie beim zweiten Ausführungsbeispiel erfolgen kann. To detect the discharge current of the battery 11, a current-frequency converter 26 is connected to the common discharge circuit of the battery 11. It supplies the microcomputer 25 with a frequency proportional to the discharge current. Instead of a current-frequency converter, a current-voltage converter can in principle also be used, the output voltage of which is only converted in the microcomputer 25 into a down-counting frequency or into numerical values by means of which the internal counter reading for simulating the state of charge of the battery is reduced. The detection of the discharge current can of course also take place here according to FIG. 1, wherein the detection of the discharge current can also take place in FIG. 1 as in the second exemplary embodiment.

Im Mikrocomputer 25 werden die Zählerstände von internen Registern beim Laden der Batterie entsprechend dem Ladestrom erhöht bzw. bei der Entladung entsprechend verringert. Dies kann gemäss Fig. 1 durch Taktfrequenzen erfolgen, es ist jedoch auch möglich, periodisch durch das Programm des Mikrorechners 25 Zahlenwerte zu ermitteln, die dem Lade- bzw. Entladestrom über eine gewisse Zeitperiode entsprechen. Diese Zahlenwerte werden dann dem Registerstand zuaddiert bzw. von diesem abgezogen. Die so erhaltenen Registerstände können dann wiederum über die Auswerteschaltung 20 wiedergegeben werden. In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann eine als Leuchtdiode 22 auch direkt von einem entsprechenden Steuerausgang des Mikrorechners 25 ein- und ausgeschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich sind auch akustische Warnvorrichtungen möglich. In the microcomputer 25, the counter readings of internal registers are increased in accordance with the charging current when the battery is being charged, or correspondingly reduced in the event of discharge. 1, this can be done by clock frequencies, but it is also possible to periodically determine 25 numerical values by the program of the microcomputer, which correspond to the charge or discharge current over a certain period of time. These numerical values are then added to or subtracted from the register status. The register values obtained in this way can then in turn be reproduced via the evaluation circuit 20. In a modification of the exemplary embodiment shown, a light-emitting diode 22 can also be switched on and off directly from a corresponding control output of the microcomputer 25. Alternatively or additionally, acoustic warning devices are also possible.

Entsprechende Mittel zur Simulation der Selbstentladung der Batterie sind selbstverständlich ebenfalls im Mikrorechner 25 enthalten, um dort die Registerstände kontinuierlich bzw. stufenweise zu verringern. Eine Abhängigkeit von der Batterietemperatur kann ebenfalls gemäss Fig. 1 vorgesehen werden. Auch eine Spannungsüberwachung kann analog zum ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein. Ein Überschreiten des höchsten und ein Unterschreiten des niedrigsten Registerstandes kann durch geeignete Programmierung des Mikrorechners 25 verhindert werden. Falls die Steuersignale vom Ladegerät 10 und von einem Strom-Span-nungs-Wandler (anstelle eines Strom-Frequenz-Wandlers 26) nur als Spannungssignale vorliegen, werden im Mikrorechner 25 in Abhängigkeit der Dauer dieser Spannungssignale Zahlenwerte zur entsprechenden Veränderung des Registerstands gebildet. Alternativ hierzu können auch während der Dauer dieser Spannungssignale direkt interne Taktsignale in den Registern aufsummiert bzw. subtrahiert werden. Corresponding means for simulating the self-discharge of the battery are of course also contained in the microcomputer 25 in order to continuously or step-by-step decrease the register values there. A dependency on the battery temperature can also be provided according to FIG. 1. Voltage monitoring can also be provided analogously to the first exemplary embodiment. Exceeding the highest and falling below the lowest register level can be prevented by suitable programming of the microcomputer 25. If the control signals from the charger 10 and from a current-voltage converter (instead of a current-frequency converter 26) are only available as voltage signals, numerical values are formed in the microcomputer 25 depending on the duration of these voltage signals for the corresponding change in the register status. As an alternative to this, internal clock signals in the registers can also be added up or subtracted directly during the duration of these voltage signals.

Claims

1. A device for determining the state of charge of a rechargeable battery, with an electronic counting device, the counter reading of this state of charge which can be changed proportionally in a first direction when operating a consumer connected to the battery, characterized in that means (16; 25) for proportional change this counter reading in the opposite direction when charging the battery (11) are provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that at least one during the

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Discharge of the battery (11) in the counting direction counted discharge counting frequency and a charging counting frequency counted during the charging process in the other counting direction is provided.

3. Device according to claim 2, characterized in that in the case of a plurality of consumers (12, 13), each consumer is assigned an individual discharge counting frequency, the corresponding counting pulses being added in the case of a plurality of consumers (12, 13) switched on at the same time.

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that a current-frequency converter (26) or a current-voltage converter is provided for generating the discharge counting frequency.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the counting device (17; 25) has independently operating counting inputs for the downward and upward counting process.

6. The device according to claim 1, characterized in that a numerical values proportional to the discharge and numerical values proportional to the charge and calculating these numerical values to the count according to the amount and direction are provided.

7. The device according to claim 6, characterized in that internal registers of the computer (25) are provided as a counting device.

8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that means are provided for taking into account the self-discharge of the battery (11) for generating a continuously counted self-discharge counting frequency or for generating cyclically changing the self-discharge numerical values.

9. The device according to claim 8, characterized in that the self-discharge counting frequency or the self-discharge numerical values formed are temperature-dependent.

10. The device according to claim 9, characterized in that a clock generator (18) or numerical value generator is provided which is controlled by an NTC resistor (19).

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that two counter readings are provided as limit values for a maximum and a minimum state of charge of the battery, and that means (24) are provided for preventing the upper counter reading from being exceeded and the lower reading falling below the lower reading.

12. The device according to claim 11, characterized in that the two counter readings are the counter reading 0 and the maximum counter reading of the counting device (17; 25), and that counting pulses or numerical values to be added, which would lead to values outside the two limit values, as a reset - And set signals are formed on each of these counter readings.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum counter reading of the counting device (17; 25) corresponds to the fully charged state of the battery (11).

14. Device according to one of the preceding

Claims, characterized in that a voltage monitoring device (23) is provided for the battery (11), by means of which the counting device (17) can be set to the counter reading corresponding to the minimum charge state when the battery voltage drops below a predeterminable value.

15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that means (22) for generating an optical and / or acoustic warning signal are provided when a counter reading corresponding to a predeterminable low state of charge is reached.

16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that means (21) for reproducing the respective counter reading are provided as a display device for the state of charge of the battery (11).

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20th

25th

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