DE19853631C2

DE19853631C2 - Batterieladegerät mit Fehlerdetektion

Info

Publication number: DE19853631C2
Application number: DE19853631A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Takano; Kenrou Ishimaru; Toshio Mizoguchi; Shigeru Moriyama; Shigeru Shinohara
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2018-11-21
Also published as: TW392384B; US6114839A; DE19853631A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Batterieladegerät mit einer Fehlerdetektion oder -erfassung.

Ein Batterieladegerät zum Aufladen einer sekundären Batterie mit einer Steuerung durch ein wärmeempfindliches Element ist bekannt. Die Offen legungsschriften der japanischen Patentanmeldungen 62-193518, 2-246739 und der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 3-34638 offenbaren derartige Ladegeräte, bei denen ein vollständig aufgeladener Zustand detektiert wird, wenn ein Temperaturgradient an einer Batterie größer als ein vorbestimmter Wert ist. Die US-A-5 677 615 offenbart einen Temperaturerfassungsabschnitt.

Bei einem aus der DE 195 20 619 A1 bekannten Ladegerät der eingangs genannten Art wird eine Batteriespannung oder eine Batterietemperatur überwacht und in einem relevanten Abtastintervall abgetastet, das in Abhängigkeit von dem ausgewählten Ladestrom festgelegt wird. Es wird eine Differenz zwischen sich an verschiedenen Abtastpunkten ergebenden Batteriespannungen oder Batterietemperaturen gebildet. Anhand der erhaltenen Ergebnisse wird dann überprüft, ob die Batterie einen voll ständig geladenen Zustand erreicht hat oder nicht. Im einzelnen umfasst dieses Batterieladegerät eine Ladestromerzeugungseinrichtung zur Erzeu gung eines Ladestroms ausgehend von einer Wechselstromversorgung, eine erste Anschlusseinrichtung, über die der Ladestrom einer aufzula denden sekundären Batterie zuführbar ist, die in einem Batteriepaket enthalten ist, eine Einrichtung zur Erfassung der Batterietemperatur mit einem in dem Batteriepaket angeordneten Temperaturerfassungselement, das ein Temperaturerfassungssignal liefert, eine zweite Anschlusseinrich tung zur Abnahme des Temperaturerfassungssignals, eine Abtasteinrich tung für eine periodische Abtastung des Temperaturerfassungssignals in vorbestimmten Intervallen, eine auf die Abtasteinrichtung ansprechenden Speichereinrichtung zum Speichern des jeweiligen Abtastwertes und eine Einrichtung, um anhand der gebildeten Differenz zu überwachen, wann die Batterie voll aufgeladen ist, um zur gegebenen Zeit den Ladestrom unterbrechen zu können.

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Batterieladegerät der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem es auf einfache und zuverlässige Weise insbesondere auch möglich ist, eine Leckage der Batterie zu erken nen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Batterieladegerät mit
einer Ladestromerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Ladestroms ausgehend von einer Wechselstromversorgung,
einer ersten Anschlusseinrichtung, über die der Ladestrom einer aufzuladenden sekundären Batterie zuführbar ist, die in einem Batterie paket enthalten ist,
einer Einrichtung zur Erfassung der Batterietemperatur mit einem in dem Batteriepaket angeordneten Temperaturerfassungselement, das ein Tem peraturerfassungssignal liefert, dessen Spannungswert mit zunehmender Batterietemperatur abnimmt,
einer zweiten Anschlusseinrichtung zur Abnahme des Temperaturerfas sungssignals,
wobei die Anschlusseinrichtungen während des Ladens so angeordnet sind, dass im Fall einer lecken Batterie aus der Batterie auslaufender Elektrolyt zwischen diese Anschlusseinrichtungen gelangt und dadurch der Spannungswert des Temperaturerfassungssignals ansteigt,
einer Abtasteinrichtung für eine periodische Abtastung des Temperaturer fassungssignals in vorbestimmten Intervallen,
einer auf die Abtasteinrichtung ansprechenden Speichereinrichtung zum Speichern des jeweiligen Abtastwertes,
einer Einrichtung zur Bildung einer Differenz zwischen dem aktuellen Abtastwert und dem Wert aus der Speichereinrichtung,
einer Fehlerbeurteilungseinrichtung, um eine Fehlerbedingung festzustellen, wenn die Differenz größer als ein vorbestimmter Wert ist, und
einer Steuereinrichtung zum Steuern der Ladestromerzeugungseinrich tung, um das Erzeugen des Ladestroms zu stoppen, wenn die Fehlerbe dingung festgestellt wurde.

Das Batterieladegerät kann ferner eine auf die Fehlerburteilungseinrich tung ansprechende Alarmiereinrichtung umfassen, um einen Bediener zu alarmieren und über die Fehlerbedingung zu informieren, wenn die Diffe renz größer als der vorbestimmte Wert ist.

Die Differenzbildungseinrichtung kann die Differenz zwischen dem aktuel len Abtastwert und dem bei einem Zyklus zuvor abgetasteten Wert aus der Speichereinrichtung bilden.

Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform umfasst das Batte rieladegerät ferner eine Minimalwerterfassungseinrichtung, um ein Mini mum von periodisch abgetasteten Werten unter Verwendung der Spei chereinrichtung zu erfassen, wobei die Differenzbildungseinrichtung die Differenz zwischen dem aktuellen Abtastwert und dem Minimum bildet.

Von Vorteil ist auch, wenn die Speichereinrichtung ferner auf die Lade stromerzeugungseinrichtung anspricht und einen Abtastwert auf den Start der Erzeugung des Ladestroms hin als einen Startwert speichert und dass die Differenzbildungseinrichtung die Differenz zwischen dem aktuel len Abtastwert und dem Startwert bildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Ladegerät kann die Fehlerbedingung also infolge eines Auslaufens eines Elektrolyts aus der Batterie während des Ladens gegeben sein. Diese das Auslaufen von Elektrolyt betreffende Fehlerbedingung wird während des Ladens detektiert und eine entspre chende Information wird gegebenenfalls weiter gegeben, woraufhin das Laden gestoppt wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs angegebene Aufgabe gelöst durch ein Batterieladegerät mit
einer Ladestromerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Ladestroms ausgehend von einer Wechselstromversorgung,
einer ersten Anschlusseinrichtung, über die der Ladestrom einer aufzula denden sekundären Batterie zuführbar ist, die in einem Batteriepaket enthalten ist,
einer Einrichtung zur Erfassung der Batterietemperatur mit einem in dem Batteriepaket angeordneten Temperaturerfassungselement, das ein Tem peraturerfassungssignal liefert, dessen Spannungswert mit zunehmender Batterietemperatur abnimmt,
einer zweiten Anschlusseinrichtung zur Abnahme des Temperaturerfas sungssignals,
wobei die Anschlusseinrichtungen während des Ladens so angeordnet sind, dass im Fall einer lecken Batterie aus der Batterie auslaufender Elektrolyt zwischen diese Anschlusseinrichtungen gelangt und dadurch der Spannungswert des Temperaturerfassungssignals ansteigt,
einer Abtasteinrichtung zur Abtastung des Temperaturerfassungssignals,
einer Ladesteuereinrichtung zur Steuerung der Ladestromerzeugungsein richtung in Übereinstimmung mit dem Temperaturerfassungssignal,
einer Schalteinrichtung, die über die Abtasteinrichtung eingeschaltet wird, wenn ein Abtastwert erzeugt wird, wobei das Temperaturerfassungsele ment zur Erzeugung des Temperaturerfassungssignals über die einen entsprechenden Anschluss umfassende zweite Anschlusseinrichtung, die Schalteinrichtung und einen Widerstand mit einer Versorgungsspannung beaufschlagbar ist, und
einer Fehlererfassungseinrichtung, über die die Schalteinrichtung aus schaltbar ist, um bei ausgeschalteter Schalteinrichtung eine Spannung an der zweiten Anschlusseinrichtung zu erfassen, die durch das Aufladen der sekundären Batterie entstehen kann, die Spannung mit einem vorbe stimmten Wert zu vergleichen, eine Fehlerbedingung festzustellen, wenn die Spannung größer als der vorbestimmte Wert ist, und die Ladestromer zeugungseinrichtung so zu steuern, dass die Erzeugung des Ladestroms gestoppt wird, wenn die Spannung größer als der vorbestimmte Wert ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform dieses erfindungsgemäßen Batteriela degeräts umfasst ferner eine Alarmiereinrichtung, die auf die Fehlererfas sungseinrichtung anspricht, um einen Bediener zu alarmieren und über die Fehlerbedingungen zu informieren, wenn die Spannung größer als der vorbestimmte Wert ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung erläu tert; in dieser ist

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Batterieladegeräts einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform zeigt,

Fig. 3 ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise einer zweiten Aus führungsform zeigt,

Fig. 4 ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise einer dritten Ausfüh rungsform zeigt,

Fig. 5 eine grafische Darstellung der ersten Ausführungsform, wel che den Ladevorgang zeigt,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Batterieladegeräts einer vierten Ausführungsform,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise des Batterieladege räts der vierten Ausführungsform zeigt,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht von vorne des Batteriepakets dieser Erfindung, und

Fig. 9 eine Querschnittsdraufsicht des Batteriepakets dieser Erfin dung, wobei eine Abdeckung des Batteriepakets entfernt ist.

Die gleichen oder entsprechenden Bauelemente oder Teile sind in den ganzen Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Batterieladegeräts einer ersten Ausfüh rungsform.

Das Batterieladegerät der ersten Ausführungsform umfaßt eine Gleich stromenergiequelle 10, um eine Wechselstromenergie zu empfangen und einen Gleichstrom zu erzeugen, einen Schaltkreis 20, um einen Ladestrom zu erzeugen, dessen Wert gesteuert ist, einen Drosselschaltkreis 30, um den Ladestrom von dem Schaltkreis 20 gleichzurichten und zu glätten und den geglätteten Ladestrom einem Batteriepaket 2 durch Anschlüsse 6 und 7 zuzuführen, und einen Stromdetektionswiderstand 3, um einen Wert des Ladestroms durch das Batteriepaket 2 zu detektieren, einen Ladestromsteuerschaltkreis 60, der auf den Stromdetektionswiderstand 3 und einen Laderefrenzwert VI anspricht, um ein Stromsteuersignal zu er zeugen, das dem Schaltkreis 20 zugeführt wird, einen Stromversorgungs schaltkreis 70, um eine Versorgungsspannung von fünf Volt zu erzeugen, einen Mikroprozessor 50, einen Batteriespannungsdetektionsschaltkreis 40, der mit dem Anschluß 6 verbunden ist, um einem A/D-Wandler 55 in dem Mikroprozessor 50 ein Batteriespannungssignal zuzuführen, einen Anschluß 8, der mit einem Thermistor 2a in dem Batteriepaket 2 verbun den ist, einen Batterietemperaturdetektionsschaltkreis 90, um dem A/D- Wandler 55 ein Temperaturdetektionssignal zuzuführen, einen Ladestrom einstellschaltkreis 80, um den Ladereferenzwert VI in dem Ladestromsteu erschaltkreis 60 einzustellen, einen Fhotokoppler 4, der ein Ladesteuersi gnal 4a von dem Ausgangsport 56 einem PWM-Schaltkreis 23 in dem Schaltkreis 20 zuführt, und einen Alarmierschaltkreis 94, um den Bedie ner über ein Auftreten einer Leckage der Batterie zu alarmieren und zu informieren.

Die Gleichstromenergiequelle 10 umfaßt einen Brückengleichrichter 11 und einen Kondensator 12. Der Schaltkreis 20 umfaßt einen Hochfre quenztransformator 21, einen MOSFET 22, um den mit dem Hochfre quenztransformator 21 verbundenen Schaltkreis zu schalten, und den PWM-Steuerschaltkreis 23, um den MOSFET 22 in Übereinstimmung mit dem Ladesteuersignal 4a von dem Photokoppler 4 und dem Stromsteuer signal von dem Ladestromsteuerschaltkreis 60 über einen Photokoppler 5 zu steuern. Der Drosselschaltkreis 30 umfaßt Dioden 31 und 32, eine Drosselspule 33 und einen Glättungskondensator 34.

Das Batteriepaket 2 umfaßt einen Anschluß 2b, der mit dem Anschluß 6 verbunden werden soll, um den Ladestrom zu empfangen, einen Anschluß 2c, der mit dem Anschluß 7 verbunden werden soll, welcher mit der Mas se und dem Stromdetektionswiderstand 3 verbunden ist, mehrere sekun däre Batterien 2e, wobei der positivste Anschluß der sekundären Batterien mit dem Anschluß 2b verbunden ist, der negativste Anschluß der sekun dären Batterien mit dem Anschluß 2c verbunden ist, einen Anschluß 2d, der mit dem Anschluß 8 verbunden werden soll, und einen Thermistor 2a, dessen eines Ende mit dem negativsten Anschluß der Batterien 2e ver bunden ist, und dessen anderes Ende mit dem Anschluß 2d verbunden ist, wobei der Thermistor 2a mit der sekundären Batterie 2e in Kontakt steht oder neben der sekundären Batterie 2e angeordnet ist.

Der Temperaturdetektionsschaltkreis 90 umfaßt Teilerwiderstände 91 und 92, wobei ein Ende des Widerstandes 91 mit der Versorgungsspannung von fünf Volt verbunden ist und das andere Ende mit einem Ende des Wi derstandes 92 verbunden ist, dessen anderes Ende mit der Masse verbun den ist, und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 91 und 92 ist mit dem Anschluß 8 und dem A/D-Wandler 55 verbunden. Der Thermistor 2a weist einen negativen Widerstand und/oder negativen Temperaturbeiwert auf und leitet einen Temperaturdetektionsstrom von der Versorgungsspannung von fünf Volt durch den Widerstand 91, die Anschlüsse 8, 2d, 2c und 7 in Übereinstimmung mit der Temperatur der Batterien 2e zur Masse. Der Temperaturdetektionschaltkreis 90 führt dem A/D-Wandler 55 das Temperaturdetektionssignal zu.

Der Batteriespannungsdetektionsschaltkreis 40 umfaßt Widerstände 41 und 42 und führt dem Mikroprozessor 50 das Batteriespannungsdetekti onssignal zu. Der Mikroprozessor 50 steuert den Ladestromeinstellschalt kreis 80, um den Ladereferenzwert VI in dem Ladestromsteuerschaltkreis 60 einzustellen.

Der Ladestromsteuerschaltkreis 60 umfaßt einen Verstärker 61, um das Stromdetektionssignal von dem Stromdetektionswiderstand 3 zu verstär ken, und einen Verstärker 62, um eine Differenz zwischen dem verstärk ten Stromdetektionssignal und dem Ladereferenzwert VI von dem Strom einstellschaltkreis 80 zu verarbeiten und ein Ladestromsteuersignal zu erzeugen. Der PWM-Schaltkreis 23 steuert den Ladestrom durch Pulsbrei tenmodulation in Übereinstimmung mit dem Ladestromsteuersignal, das der von dem Verstärker 62 erhaltenen Differenz entspricht.

Der Photokoppler 4 steuert auch den PWM-Schaltkreis 23, um das Laden in Ansprechen auf den Mikroprozessor 50 zu stoppen und zu starten.

Der Mikroprozessor 50 umfaßt eine CPU 51, einen ROM 52, einen RAM 53, ein Zeitglied 54, den A/D-Wandler 55, den Ausgangsport 56 und einen Rücksetzeingangsport 57. Der RAM 53 umfaßt einen Speicherbereich für die Batteriespannung 531 und einen Speicherbereich für einen detektier ten Temperaturwert 532.

Der Stromversorgungschaltkreis 70 umfaßt einen Transformator 71, einen Brückengleichrichter 72, einen Kondensator 73, einen Spannungsregler 74 und einen Rücksetzschaltkreis 75 zum Rücksetzen beim Einschalten.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise des Batterieladegeräts der ersten Ausführungsform veranschaulicht.

In Ansprechen auf den Rücksetzschaltkreis 75 initialisiert der Mikropro zessor 50 bei Schritt 101 den Ausgangsport 56 und wartet auf das Einset zen des Batteriepakets 2.

Wenn das Batteriepaket 2 eingesetzt ist, beginnt der Mikroprozessor 50 bei Schritt 102 das Laden, indem ein Ladestromreferenzwert VI in dem Verstärker 62 eingestellt wird, um das Laden des Batteriepakets 2 mit ei nem Ladestrom I zu starten. Der Ladestromsteuerschaltkreis 60 beschafft die Differenz zwischen dem Wert des Ladestroms von dem Ladestromde tektionswiderstand 3 und dem Ladestromreferenzwert VI und führt diese als Rückkopplung dem PWM-Steuerschaltkreis 23 zu. Das heißt, wenn der detektierte Ladestrom größer als der Ladestromreferenzwert VI ist, wird die Pulsbreite von dem PWM-Schaltkreis 23 relativ verkürzt, und wenn der Ladestrom kleiner als der Ladestromreferenzwert VI ist, wird die Pulsbreite von dem PWM-Schaltkreis 23 relativ lang gemacht, um den Ladestrom konstant zu halten.

Dann stellt der Mikroprozessor 50 bei Schritt 103 einen vorbestimmten Anfangswert als einen Wert von einem vorherigen Abtastintervall V_i-1 und einen vorbestimmten Wert ΔV1 ein, um diese und/oder diesen mit dem abgetasteten Temperaturdetektionssignal Vin zu vergleichen. Bei Schritt 104 startet der Mikroprozessor 50 das Zeitglied 54 als das Abtastzeitglied. Dann prüft der Mikroprozessor 50 das Abtastzeitglied 54, um zu beurtei len, ob das Abtastintervall Δt verstrichen ist. Wenn das Abtastintervall Δt verstrichen ist, startet der Mikroprozessor 50 das Abtastzeitglied 54 bei Schritt 106 erneut. Der Mikroprozessor 50 detektiert das Temperaturde tektionssignal Vin bei Schritt 107. Der Mikroprozessor 50 beschafft bei Schritt 108 eine Differenz ΔV zwischen dem Temperaturdetektionssignal Vin und dem Anfangswert der Spannung von einem vorherigen Intervall V_i-1.

Der Mikroprozessor 50 vergleicht bei Schritt 109 die Differenz ΔV mit dem vorbestimmten Wert ΔV1. Wenn die Differenz ΔV gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ΔV1 ist, speichert der Mikroprozessor 50 den entspre chenden Fehlercode und alarmiert und informiert bei Schritt 110 den Be diener über die Fehlerbedingung durch den Alarmierschaltkreis 94, wie eine LED. Der Fehlercode kann am Ausgang 95 ausgegeben werden. Dann steuert der Mikroprozessor 50 bei Schritt 113 den Schaltkreis 20, um das Laden zu stoppen. Beim folgenden Schritt 114 detektiert der Mikroprozes sor 50, ob das Batteriepaket 2 angeschlossen ist, indem die Batteriespan nung durch den Batteriespannungsdetektionsschaltkreis 40 geprüft wird. Wenn das Batteriepaket 2 entfernt wird, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 101 zurück.

Wenn bei Schritt 109 die Differenz ΔV kleiner als der vorbestimmte Wert ΔV1 ist, speichert der Mikroprozessor 50 die Detektionsspannung Vin bei Schritt 111, welche bei der nächsten Verarbeitung bei Schritt 108 als die Spannung von einem vorherigen Abtastintervall V_i-1 verwendet wird. Beim folgenden Schritt 112 beurteilt der Mikroprozessor 50, ob die Batterien 2e vollständig aufgeladen sind. Wenn die Batterien 2e nicht vollständig auf geladen sind, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 105 zurück.

Wenn bei Schritt 112 die Batterien 2e vollständig aufgeladen sind, steuert der Mikroprozessor 50 den Schaltkreis 20, um das Laden bei Schritt 113 zu stoppen, indem der PWM-Schaltkreis 23 gesteuert wird. Bei dem fol genden Schritt 114 detektiert der Mikroprozessor 50, ob das Batteriepaket 2 getrennt, d. h., entfernt ist. Wenn das Batteriepaket 2 entfernt ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 101 zurück.

Wenn die Umgebungstemperatur niedriger als die Batterietemperatur ist, gibt es eine Möglichkeit, daß bei Schritt 108 ΔV positiv ist. Deshalb wird das ΔV1 in Übereinstimmung mit dem Abtastintervall Δt, dem Ladestrom wert I, einem Batterietyp und der Differenz zwischen der Batterietempe ratur und der Umgebungstemperatur bestimmt.

Der vollständig aufgeladene Zustand wird mit verschiedenen Verfahren detektiert. Beispielsweise ist ein ΔT-Detektionsverfahren bekannt. Das heißt, der vollständig aufgeladene Zustand wird detektiert, wenn der Tem peraturanstieg vom Start des Ladens einen vorbestimmten Wert über schreitet. Außerdem ist ein ΔT/Δt-Detektionsverfahren bekannt. D. h., der vollständig aufgeladene Zustand wird detektiert, wenn ein Temperaturgra dient an der Batterie größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Bei dieser Ausführungsform wird ΔV zwischen dem gegenwärtigen Tempe raturdetektionssignal Vin und dem Temperaturdetektionssignal von einem vorherigen Abtastintervall V_i-1 detektiert. Jedoch ist es auch möglich, ΔV zwischen der gegenwärtigen Detektionsspannung Vin und der Detektions spannung von vor zwei vorherigen Abtastintervallen V_i-2 zu detektieren.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die den Ladevorgang zeigt.

Wenn es während des Ladens kein Problem gibt, nehmen die Batterie spannung und die Batterietemperatur mit dem Laden zu, wie es durch die Wellenformen W1 und W3 gezeigt ist. Wenn der Abschlusszustand des Ladens detektiert wird, wird das Laden zum Zeitpunkt t4 abgeschlossen, wie es gezeigt ist. Andererseits nimmt der Spannungswert des Tempera turdetektionssignals Vin mit dem Laden ab, das heißt, mit einer Zunahme der Batterietemperatur, wie es Wellenform W2 vor dem Zeitpunkt t2 zeigt. Wenn es jedoch während des Ladens eine Leckage zwischen dem An schluss 2b oder einer positiven Elektrode der Batterie und dem Anschluß 2d oder 8 oder einem Leiter des Thermistors 2a zum Zeitpunkt t2 gibt, gelangt die Batteriespannung an den Anschluss 2d und das Temperatur detektionssignal Vin nimmt nach dem Zeitpunkt t2 zu. Der Mikroprozes sor 50 detektiert die Zunahme des Spannungswertes des Temperaturde tektionssignals Vin aus der Differenz zwischen den Spannungswerten zu den Zeitpunkten t1 und t3, was eine Fehlerbedingung bedeutet. Dann stoppt der Mikroprozessor 50 das Laden, wie es oben erwähnt ist.

Zweite Ausführungsform

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise eines Batterieladege räts einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

Die Struktur der zweiten Ausführungsform ist im wesentlichen gleich wie diejenige der ersten Ausführungsform. Der Unterschied ist, dass ΔV zwi schen dem gegenwärtigen Temperaturdetektionssignal Vin und dem Minimalwert unter den vorherig abgetasteten Temperaturdetektionssignalen detektiert wird. Das heißt, Schritte 212 werden hinzugefügt, und Schritte 203, 208, 209, 211 ersetzen jeweils die Schritte 103, 108, 109 und 111.

Wenn das Batteriepaket 2 eingesetzt ist, startet der Mikroprozessor 50 bei Schritt 102 das Laden, indem ein Ladestromreferenzwert VI in dem Ver stärker 62 eingestellt wird, um das Batteriepaket 2 mit einem Ladestrom I aufzuladen. Der Ladestromsteuerschaltkreis 60 beschafft die Differenz zwischen dem Wert des Ladestroms von dem Ladestromdetektionswider stand 3 und dem Ladestromreferenzwert VI und führt diese als Rückkopp lung dem PWM-Steuerschaltkreis 23 zu. Das heißt, wenn der detektierte Ladestrom größer als der Ladereferenzwert VI ist, wird die Pulsbreite von dem PWM-Schaltkreis 23 relativ verkürzt, und wenn der Ladestrom klei ner als der Ladestromreferenzwert VI ist, wird die Pulsbreite von dem PWM-Schaltkreis 23 relativ lang gemacht, um den Ladestrom konstant zu halten.

Dann stellt der Mikroprozessor 50 einen vorbestimmten Anfangswert als einen Minimalwert Vmin des Temperaturdetektionssignals und einen vor bestimmten Wert ΔV2 ein, um diese und/oder diesen mit dem abgetaste ten Temperaturdetektionssignal Vin bei Schritt 203 zu vergleichen. Bei Schritt 104 startet der Mikroprozessor 50 das Zeitglied 54 als das Abtast zeitglied. Dann prüft der Mikroprozessor 50 das Abtastzeitglied 54, um zu beurteilen, ob das Abtastintervall Δt verstrichen ist. Wenn das Abtastintervall Δt verstrichen ist, startet der Mikroprozessor 50 das Abtastzeitglied 54 bei Schritt 106 erneut. Der Mikroprozessor 50 detektiert das Tempera turdetektionssignal Vin bei Schritt 107. Der Mikroprozessor 50 beschafft bei Schritt 208 eine Differenz ΔV zwischen dem Temperaturdetektions signal Vin und dem Minimalwert Vmin.

Der Mikroprozessor 50 vergleicht bei Schritt 209 die Differenz ΔV mit dem vorbestimmten Wert ΔV2. Wenn die Differenz ΔV gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ΔV2 ist, schließt der Mikroprozessor 50 bei Schritt 110 auf die Fehlerbedingung, speichert den entsprechenden Fehlercode und informiert den Bediener durch den Alarmierschaltkreis 94 über die Feh lerbedingung, daß heißt, daß es eine Leckage in der Batterie 2e gibt. Der Fehlercode kann am Ausgang 95 ausgegeben werden. Dann steuert der Mikroprozessor 50 bei Schritt 113 den Schaltkreis 20, um das Laden zu stoppen. Beim folgenden Schritt 114 detektiert der Mikroprozessor 50, ob das Batteriepaket 2 angeschlossen ist. Wenn das Batteriepaket 2 entfernt ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 101 zurück.

Wenn bei Schritt 209 die Differenz ΔV kleiner als der vorbestimmte Wert ΔV2 ist, vergleicht der Mikroprozessor 50 bei Schritt 212 den Spannungs wert des Temperaturdetektionssignals Vin mit dem Minimum Vmin des Temperaturdetektionssignals. Wenn der Spannungswert des Temperatur detektionssignals Vin kleiner als das Minimum Vmin des Temperaturde tektionssignals ist, speichert der Mikroprozessor 50 bei Schritt 211 den Spannungswert des Temperaturdetektionssignals Vin als das Minimum Vmin des Temperaturdetektionssignals, welches bei der folgenden Verar beitung bei Schritt 208 verwendet wird. Wenn bei Schritt 212 der Span nungswert des Temperaturdetektionssignals Vin nicht kleiner als das Minimum Vmin des Temperaturdetektionssignals ist, schreitet die Verar beitung direkt zu Schritt 112 fort.

Bei dem folgenden Schritt 112 beurteilt der Mikroprozessor 50, ob die Batterien 2e vollständig aufgeladen sind. Wenn die Batterien 2e nicht voll ständig aufgeladen sind, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 105 zurück.

Wenn bei Schritt 112 die Batterien 2e vollständig aufgeladen sind, steuert der Mikroprozessor 50 bei Schritt 113 den Schaltkreis 20, um das Laden zu stoppen, indem der PWM-Schaltkreis 23 gesteuert wird. Bei dem fol genden Schritt 114 detektiert der Mikroprozessor 50, ob das Batteriepaket 2 getrennt ist. Wenn das Batteriepaket 2 entfernt ist, kehrt die Verarbei tung zu Schritt 101 zurück.

Dritte Ausführungsform

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, das eine Arbeitsweise eines Batterieladege räts einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.

Die Struktur der dritten Ausführungsform ist im wesentlichen gleich wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Der Unterschied ist, daß ΔV zwi schen dem gegenwärtig abgetasteten Temperaturdetektionssignal Vin und der Startspannung V0 des Temperaturdetektionssignals detektiert wird. Das heißt, Schritt 111 im Fig. 2 ist weggelassen, und Schritte 303, 308, 309 ersetzen jeweils die Schritte 103, 108 und 109 in Fig. 2.

In Ansprechen auf dem Rücksetzschaltkreis 75 initialisiert der Mikropro zessor 50 bei Schritt 101 den Ausgangsport 56 und wartet auf das Einset zen des Batteriepakets 2.

Wenn das Batteriepaket 2 eingesetzt ist, startet der Mikroprozessor 50 das Laden bei Schritt 102, indem ein Ladestromreferenzwert VI im Verstärker 62 eingestellt wird, um das Batteriepaket 2 mit einem Ladestrom I aufzu laden. Der Ladestromsteuerschaltkreis 60 beschafft die Differenz zwischen dem Wert des Ladestroms von dem Ladestromdetektionswiderstand 3 und dem Ladestromreferenzwert VI, und führt diese als Rückkopplung dem PWM-Steuerschaltkreis 23 zu. D. h., wenn der detektierte Ladestrom grö ßer als der Ladereferenzwert VI ist, wird die Pulsbreite von dem PWM- Schaltkreis 23 relativ verkürzt, und wenn der Ladestrom kleiner als der Ladereferenzwert VI ist, wird die Pulsbreite von dem PWM-Schaltkreis 23 relativ lang gemacht, um den Ladestrom konstant zu halten.

Dann detektiert der Mikroprozessor 50 bei Schritt 303 das Temperaturde tektionssignal Vin und speichert es als die Startspannung V0 im RAM 53 und speichert einen vorbestimmten Wert ΔV3, um diese und/oder diesen mit dem abgetasteten Temperaturdetektionssignal Vin zu vergleichen. Bei Schritt 104 startet der Mikroprozessor 50 das Zeitglied 54 als das Abtast zeitglied. Dann prüft der Mikroprozessor 50 das Abtastzeitglied 54, um zu beurteilen, ob das Abtastintervall Δt verstrichen ist. Wenn das Abtastinter vall Δt verstrichen ist, startet der Mikroprozessor 50 das Abtastzeitglied 54 bei Schritt 106 erneut. Der Mikroprozessor 50 detektiert das Temperatur detektionssignal Vin bei Schritt 107. Der Mikroprozessor 50 beschafft bei Schritt 308 eine Differenz ΔV zwischen dem Temperaturdetektionssignal Vin und der Startspannung V0 des Temperaturdetektionssignals.

Der Mikroprozessor 50 vergleicht bei Schritt 309 die Differenz ΔV mit dem vorbestimmten Wert ΔV3. Wenn die Differenz ΔV gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ΔV3 ist, speichert der Mikroprozessor 50 bei Schritt 110 den entsprechenden Fehlercode und alarmiert und informiert den Be diener durch den Alarmierschaltkreis 94 über die Fehlerbedingung. Der Fehlercode kann an einem Ausgang 95 ausgegeben werden. Dann steuert der Mikroprozessor 50 den Schaltkreis 20, um das Laden bei Schritt 113 zu stoppen. Bei dem folgenden Schritt 114 detektiert der Mikroprozessor 50, ob das Batteriepaket 2 angeschlossen ist. Wenn das Batteriepaket 2 entfernt ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 101 zurück.

Wenn bei Schritt 309 die Differenz ΔV kleiner als der vorbestimmte Wert ΔV3 ist, beurteilt der Mikroprozessor 50, ob die Batterien 2e vollständig aufgeladen sind. Wenn die Batterien 2e nicht vollständig aufgeladen sind, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 105 zurück.

Wenn bei Schritt 112 die Batterien 2e vollständig aufgeladen sind, steuert der Mikroprozessor 50 bei Schritt 113 den Schaltkreis 20, um das Laden zu stoppen, indem der PWM-Schaltkreis 23 gesteuert wird. Beim folgen den Schritt 114 detektiert der Mikroprozessor 50, ob das Batteriepaket 2 getrennt ist. Wenn das Batteriepaket 2 entfernt ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 101 zurück.

Vierte Ausführungsform

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines Batterieladegeräts einer vierten Aus führungsform.

Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Arbeitsweise des Batterieladege räts der vierten Ausführungsform veranschaulicht.

Die Struktur der vierten Ausführungsform ist im wesentlichen gleich wie diejenige der ersten Ausführungsform. Der Unterschied ist, dass ein Schalter 96 dem Widerstand 91 die Spannungsversorgung von fünf Volt zuführt, und dass ein Ausgangsport 58 in dem Mikroprozessor 50 ver wendet wird, um den Schalter 96 über einen Widerstand 93 zu steuern, und dass die Arbeitsweise von dem Mikroprozessor 50 verschieden ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.

Der Schalter 96 führt dem Thermistor 2a die Versorgungsenergie von fünf Volt über den Widerstand 91 während des Detektierens des Temperatur signals zu. Während der Mikroprozessor 50 die Fehlerbedingung aufgrund einer Überbrückung der Spannung von dem positiven Anschluss der Batterie 2e zu dem Anschluss 2d durch den ausgelaufenen Elektrolyt von der Batterie 2e während des Aufladens detektiert, wird jedoch der Schalter 96 ausgeschaltet, um das Zuführen der Versorgungsenergie zu dem Thermistor 2a zu stoppen. Wenn es keine Leckage gibt, beträgt die Span nung an dem Anschluss 2d beinahe null Volt. Wenn es jedoch eine Lecka ge von der Batterie 2e gibt und ein Kurzschluss zwischen den Anschlüs sen 2b und 2d vorhanden ist, beträgt die Spannung des Anschlusses 2d keine null Volt.

Wenn das Batteriepaket 2 eingesetzt ist, startet der Mikroprozessor 50 bei Schritt 102 das Laden, indem ein Ladestromreferenzwert VI in dem Ver stärker 62 eingestellt wird, um das Batteriepaket 2 mit einem Ladestrom I aufzuladen. Der Ladestromsteuerschaltkreis 60 beschafft die Differenz zwischen dem Wert des Ladestroms von dem Ladestromdetektionswi derstand 3 und dem Ladestromreferenzwert VI, und führt diese als Rück kopplung dem PWM-Steuerschaltkreis 23 zu. Das heißt, wenn der detek tierte Ladestrom größer als der Ladereferenzwert VI ist, wird die Pulsbreite von dem PWM-Schaltkreis 23 relativ verkürzt, und wenn der Ladestrom kleiner als der Ladereferenzwert VI ist, wird die Pulsbreite von dem PWM- Schaltkreis 23 relativ lang gemacht, um den Ladestrom konstant zu hal ten.

Dann startet bei Schritt 104 der Mikroprozessor 50 das Zeitglied 54 als das Abtastzeitglied. Dann prüft der Mikroprozessor 50 das Abtastzeitglied 54, um zu beurteilen, ob das Abtastintervall Δt verstrichen ist. Wenn das Abtastintervall Δt verstrichen ist, startet der Mikroprozessor 50 das Ab tastzeitglied 54 bei Schritt 106 erneut.

Der Mikroprozessor 50 schaltet den Schalter 96 über den Ausgangsport 58 bei Schritt 401 aus. Der Mikroprozessor 50 detektiert bei Schritt 402 die Spannung V2d an dem Anschluss 2d unter Verwendung des Batterie temperaturdetektionsschaltkreises 90 und des A/D-Wandlers 55.

Der Mikroprozessor 50 vergleicht bei Schritt 403 die Spannung V2d an dem Anschluss 2d mit dem vorbestimmten Wert V4. Wenn die Spannung V2d an dem Anschluss 2d gleich oder größer als der vorbestimmte Wert V4 ist, speichert der Mikroprozessor 50 bei Schritt 110 den entsprechenden Fehlercode und informiert den Bediener durch den Alarmierschaltkreis 94 über die Fehlerbedingung, das heißt, dass es ein Auslaufen von Elektrolyt aus der Batterie 2e gibt. Der Fehlercode kann an einem Ausgang 95 aus gegeben werden. Dann steuert der Mikroprozessor 50 den Schaltkreis 20, um bei Schritt 113 das Laden zu stoppen. Bei dem folgenden Schritt 114 detektiert der Mikroprozessor 50, ob das Batteriepaket 2 angeschlossen ist. Wenn das Batteriepaket 2 entfernt ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 101 zurück.

Wenn bei Schritt 403 die Spannung V2d an dem Anschluss 2d kleiner als der vorbestimmte Wert V4 ist, das heißt, die Antwort ist NEIN, schaltet der Mikroprozessor 50 den Schalter 96 ein und detektiert die Spannung des Temperaturdetektionssignals Vin mit dem Batterietemperaturdetektionss chaltkreis und dem A/D-Wandler, ähnlich wie bei der ersten Ausfüh rungsform.

Bei dem folgenden Schritt 112 beurteilt der Mikroprozessor 50 mit der Spannung des Temperaturdetektionssignals Vin, ob die Batterien 2e vollständig aufgeladen sind. Wenn die Batterien 2e nicht vollständig auf geladen sind, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 105 zurück.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht von vorne des Batteriepakets 2, das bei den oben erwähnten Ausführungsformen verwendet wird. Fig. 9 ist eine Querschnittsdraufsicht des Batteriepakets 2, das bei den oben erwähnten Ausführungsformen verwendet wird, wobei eine Abdeckung 2f des Batte riepakets 2 entfernt ist. Die Anschlüsse 2b, 2c und 2d sind an einem Oberteil 2g des Batteriepakets in Fig. 8 vorgesehen. Das Oberteil 2g des Batteriepakets 2 ist derart angeordnet, dass sich das Oberteil 2g während des Ladens an einer tieferen Position als ein Unterteil 2h in dem Batterie ladegerät befindet, so dass, wenn es eine Auslaufen von Elektrolyt aus der Batterie 2e gibt, der ausgelaufene Elektrolyt zwischen den Anschlüssen 2b und 2d vorhanden ist, was eine Leckage des Ladestroms oder der Batte riespannung zu dem Anschluss 2d bewirkt. Diese Anordnung ist vorgese hen, um das Auslaufen des Elektrolyts zu detektieren.

Zusammengefasst erzeugt ein Ladeschaltkreis einen Ladestrom von einer Wechselstromquelle, der durch erste Anschlüsse einer sekundären Batte rie in einem Batteriepaket zugeführt wird. Ein zweiter Anschluss empfängt ein Temperaturdetektionssignal von einem Thermistor an der sekundären Batterie. Ein Wert des Temperaturdetektionssignals wird in jedem vorbe stimmten Intervall abgetastet. Ein Speicher speichert den abgetasteten Wert. Es wird eine Differenz zwischen dem abgetasteten Wert und dem Wert aus dem Speicher beschafft. Es wird ein Fehlersignal erzeugt, wenn die Differenz größer als der vorbestimmte Wert ist, und es wird der Bedie ner alarmiert und über den Fehler informiert. Die Differenz kann zwischen dem abgetasteten Wert und dem bei einem Zyklus zuvor abgetasteten Wert aus dem Speicher, zwischen dem abgetasteten Wert und eine Mini mum der abgetasteten Werte, oder zwischen dem abgetasteten Wert und einem Ladestartwert des abgetasteten Wertes beschafft werden. Dem Thermistor wird durch einen Schalter eine Versorgungsspannung zuge führt, und es wird eine Fehlerbedingung detektiert, die durch ein Auslau fen des Elektrolyts aus der Batterie bewirkt wird, wenn die Spannung an dem zweiten Anschluß größer als der vorbestimmte Wert ist, wobei der Ladestromerzeugungsschaltkreis derart gesteuert wird, daß er die Erzeu gung des Ladestroms stoppt.

Claims

1. Batterieladegerät mit
einer Ladestromerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Lade stroms ausgehend von einer Wechselstromversorgung,
einer ersten Anschlusseinrichtung, über die der Ladestrom einer aufzuladenden sekundären Batterie zuführbar ist, die in einem Bat teriepaket enthalten ist,
einer Einrichtung zur Erfassung der Batterietemperatur mit einem in dem Batteriepaket angeordneten Temperaturerfassungselement, das ein Temperaturerfassungssignal liefert, dessen Spannungswert mit zunehmender Batterietemperatur abnimmt,
einer zweiten Anschlusseinrichtung zur Abnahme des Temperatur erfassungssignals,
wobei die Anschlusseinrichtungen während des Ladens so angeord net sind, dass im Fall einer lecken Batterie aus der Batterie auslau fender Elektrolyt zwischen diese Anschlusseinrichtungen gelangt und dadurch der Spannungswert des Temperaturerfassungssignals ansteigt,
einer Abtasteinrichtung für eine periodische Abtastung des Tempe raturerfassungssignals in vorbestimmten Intervallen,
einer auf die Abtasteinrichtung ansprechenden Speichereinrichtung zum Speichern des jeweiligen Abtastwertes,
einer Einrichtung zur Bildung einer Differenz zwischen dem aktuel len Abtastwert und dem Wert aus der Speichereinrichtung,
einer Fehlerbeurteilungseinrichtung, um eine Fehlerbedingung festzustellen, wenn die Differenz größer als ein vorbestimmter Wert ist, und
einer Steuereinrichtung zum Steuern der Ladestromerzeugungsein richtung, um das Erzeugen des Ladestroms zu stoppen, wenn die Fehlerbedingung festgestellt wurde.

2. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine auf die Fehlerbeurteilungseinrichtung anspre chende Alarmiereinrichtung umfasst, um einen Bediener zu alar mieren und über die Fehlerbedingung zu informieren, wenn die Dif ferenz größer als der vorbestimmte Wert ist.

3. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzbildungseinrichtung die Differenz zwischen dem aktuellen Abtastwert und dem bei einem Zyklus zuvor abgetasteten Wert aus der Speichereinrichtung bildet.

4. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Minimalwerterfassungseinrichtung umfasst, um ein Minimum von periodisch abgetasteten Werten unter Verwen dung der Speichereinrichtung zu erfassen, wobei die Differenzbil dungseinrichtung die Differenz zwischen dem aktuellen Abtastwert und dem Minimum bildet.

5. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung ferner auf die Ladestromerzeugungs einrichtung anspricht und einen Abtastwert auf den Start der Er zeugung des Ladestroms hin als einen Startwert speichert und dass die Differenzbildungseinrichtung die Differenz zwischen dem aktuel len Abtastwert und dem Startwert bildet.

6. Batterieladegerät mit
einer Ladestromerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Lade stroms ausgehend von einer Wechselstromversorgung,
einer ersten Anschlusseinrichtung, über die der Ladestrom einer aufzuladenden sekundären Batterie zuführbar ist, die in einem Bat teriepaket enthalten ist,
einer Einrichtung zur Erfassung der Batterietemperatur mit einem in dem Batteriepaket angeordneten Temperaturerfassungselement, das ein Temperaturerfassungssignal liefert, dessen Spannungswert mit zunehmender Batterietemperatur abnimmt,
einer zweiten Anschlusseinrichtung zur Abnahme des Temperatur erfassungssignals,
wobei die Anschlusseinrichtungen während des Ladens so angeord net sind, dass im Fall einer lecken Batterie aus der Batterie auslau fender Elektrolyt zwischen diese Anschlusseinrichtungen gelangt und dadurch der Spannungswert des Temperaturerfassungssignals ansteigt,
einer Abtasteinrichtung zur Abtastung des Temperaturerfassungs signals,
einer Ladesteuereinrichtung zur Steuerung der Ladestromerzeu gungseinrichtung in Übereinstimmung mit dem Temperaturerfas sungssignal,
einer Schalteinrichtung, die über die Abtasteinrichtung eingeschal tet wird, wenn ein Abtastwert erzeugt wird, wobei das Temperaturer fassungselement zur Erzeugung des Temperaturerfassungssignals über die einem entsprechenden Anschluss umfassende zweite An schlusseinrichtung, die Schalteinrichtung und einen Widerstand mit einer Versorgungsspannung beaufschlagbar ist, und
einer Fehlererfassungseinrichtung, über die die Schalteinrichtung ausschaltbar ist, um bei ausgeschalteter Schalteinrichtung eine Spannung an der zweiten Anschlusseinrichtung zu erfassen, die durch das Aufladen der sekundären Batterie entstehen kann, die Spannung mit einem vorbestimmten Wert zu vergleichen, eine Fehlerbedingung festzustellen, wenn die Spannung größer als der vorbestimmte Wert ist, und die Ladestromerzeugungseinrichtung so zu steuern, dass die Erzeugung des Ladestroms gestoppt wird, wenn die Spannung größer als der vorbestimmte Wert ist.

7. Batterieladegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Alarmiereinrichtung umfasst, die auf die Fehler erfassungseinrichtung anspricht, um einen Bediener zu alarmieren und über die Fehlerbedingungen zu informieren, wenn die Span nung größer als der vorbestimmte Wert ist.