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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung mit
einem Akkumulator für die
Speisung eines elektrischen Antriebs eines Lastträgers für Personen
nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
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In
der DE-PS 1 513 105 ist eine Vorrichtung zum Überwachen, Anzeigen und Abschalten
von Akkumulatoreinheiten der oben genannten Art beschrieben. Die
Vorrichtung umfasst eine Mess- und Schalteinrichtung, die eine die
Grenze der Normalentladung erfassende Messeinrichtung, einen von
ihr gesteuerten, beim Erreichen der Grenze ansprechenden und nach
Ablauf einer Verzögerungszeit den
Verbraucher von der Akkumulatorbatterie trennenden Schaltungsbaustein
und einen andere Messungen infolge hoher Entladungsstöße vor Erreichen der
Grenze der Normalentladung überbrückenden Schaltungsbaustein
aufweist.
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Zu
der Messeinrichtung ist anzumerken, dass sie die Betriebsspannung
des Akkumulators und den durch die Größe des Akkumulator-Entladestroms
an einem Strommessshunt verursachten Spannungsabfall misst. Beide
Werte werden transistorisch verglichen und steuern gemeinsam die
Messeinrichtung. Diese lässt
bei einem vorbestimmten Entladezustand des angeschlossenen, zu überwachenden
Akkumulators ein Schaltrelais zum Abfallen kommen, wenn dessen Haltespannung
zu gering geworden ist.
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Da
die Akkumulatorspannung auch bei einer kurzzeitigen Entnahme eines
hohen Stroms unterhalb eines vorbestimmten Wertes fallen kann, der zum
Abfallen des Relais führt,
ist der überbrückende Schaltungsbaustein
vorgesehen, so dass die Last auch während des Abfalls des Relais
noch mit dem Akkumulator verbunden ist. Hat der zu überwachende
Akkumulator tatsächlich
den zu überwachenden Entladezustand
erlangt, so wird durch eine Signallampe der Zustand "Batterie entladen" angezeigt.
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Sollte
der Ladezustand des Akkumulators bereits einen Zustand erreicht
haben, dass nach Entnahme hoher Entladungsströme die Akkumulatorspannung
nicht über
den vorbestimmten Entladezustand hinausgeht, wird der Verbraucher
nach Ablauf einer Verzögerungszeit
durch den trennenden Schaltungsbaustein von dem Akkumulator abgetrennt. Dieser
Zustand wird zudem durch eine Signallampe „Fahrmotor abgeschaltet" angezeigt.
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Aus
Obigem ergibt sich, dass der Akkumulator im Stillstand durch einen
in der Messeinrichtung angeordneten Spannungsteiler zur Messung
der Batteriespannung und zusätzlich
durch eine in der Messeinrichtung angeordnete Strommesseinrichtung
zur Messung des Akkumulatorstroms belastet wird. Ferner leuchtet
im unbelasteten Zustand auch die Signallampe, die den Zustand "Batterie entladen" und die weitere
Signallampe, die den Zustand „Fahrmotor abgeschaltet" anzeigt. Sollte
der Akkumulator über einen
langen Zeitraum nicht genutzt werden, können diese Belastungsströme dazu
führen,
dass die Bateriespannung unter einen für eine störungsfreie Aufladung maßgebenden
Mindestwert absinkt.
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In
der DE-A-41 01 614 wird eine Batterieschutzeinrichtung für eine Autostereoanlage
beschrieben. Dabei ist eine Entladungs-/Detektierungseinrichtung
vorgesehen, die den Entladezustand einer Batterie eines Kraftfahrzeugs
detektiert. Eine untere Batteriegrenzspannung wird detektiert, die
eine untere Grenzspannung zum Anlassen einer Brennkraftmaschine
des Fahrzeugs ist. Die Stromversorgung einer Autostereoanlage wird
dann abgeschaltet, wenn das Entladen der Batterie detektiert und
die Batteriespannung auf die untere Grenzspannung verringert wird.
Auch bei dieser Batterieschutzeinrichtung wird die Batterie im unbenutzten
Zustand durch Entladungs-/Detektiereinrichtungen sowie eine Warneinrichtung
belastet, die den Zustand der Entladung der Batterie anzeigt. Ein
Absinken der Batteriespannung unter einen für eine störungsfreie Aufladung maßgebenden
Mindestwert ist auch bei dieser Schaltungsanordnung nicht ausgeschlossen.
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Batteriegetriebene
Motoren werden wegen der Abgasfreiheit und geringen Geräuschentwicklung für ortsveränderliche
Geräte
wie Fahrzeuge insbesondere in geschlossenen Räumen häufig benutzt. Für die Einsatzbereitschaft
eines solchen Geräts
ist eine ausreichende Ladung des Akkumulators notwendig. Bei zu
starker Entladung arbeiten die Antriebe nicht mehr. Durch Tiefentladung
können
bei manchen Akkumulatoren auch Schädigungen entstehen. Wenn mit
der Aufladung erst begonnen wird, nachdem die Antriebe aufgrund
zu schwacher Energiezufuhr nicht mehr arbeiten, treten nicht nur
Verzögerungen
bei den auszuführenden
Aufträgen
auf, sondern unter Umständen
auch Schäden
am Akkumulator. Dies trifft ins besondere auf die aufladbaren Batterie-Gel-Zellen
zu. Die Ausgangsspannungen dieser Zellen dürfen nicht unter einen bestimmten
Wert abfallen, da andernfälls
bei einem Wiederaufladen ein Kurzschluss mit der Folge auftritt,
dass die Batterie zerstört
wird.
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Der
Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Stromversorgungseinrichtung
der zuvor genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass bei Auftreten
eines für
den einwandfreien Betrieb eines Verbrauchers nicht ausreichenden
und für
den Akkumulatorbetrieb ohne Gefährdung
nicht unterschreitbaren Ladezustandes oder einer von diesem Ladezustand
abhängigen
Größe wie Akkumulatorspannung
verhindert wird, dass die Ausgangsspannung des Akkumulators unter
einen für
eine störungsfreie Aufladung
maßgebenden
Mindestwert absinkt.
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Das
Problem wird bei einer Stromversorgungseinrichtung mit einem Akkumulator
erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
erste Ladezustand kann so bemessen sein, dass die Akkumulatorladung
für eine
bestimmte Anzahl von Tätigkeiten
oder eine bestimmte Betriebsdauer für die Versorgung mit einem
entsprechenden Strom ausreicht. Eine sofortige Ladung bzw. eine
Unterbrechung der jeweils durchgeführten Arbeit ist beim Auftreten
der Meldung dann nicht notwendig. Beim Erreichen des weiteren Ladezustands wird
die Stromversorgung zu dem oder den Verbrauchern unterbrochen. Eine
Tiefentladung, die vielfach nicht erwünscht ist, kann dann nicht
mehr über
einen äußeren Stromkreis
stattfinden.
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Gemäß der Erfindung
ist eine weitere Schaltungsanordnung, z.B. ein Komparator zur Festellung des
Erreichens oder Unterschreitens eines weiteren Ladezustandes vorgesehen.
Dieser Ladezustand wird über
eine am Ausgang des Akkumulators auftretende Spannung gemessen.
Diese Spannung soll nicht unterschritten werden, da dann das Wiederaufladen
des Akkumulators einen Kurzschluss und damit eine Zerstörung des
Akkumulators bewirken kann. Wenn der Weitere Ladezustand, d. h.
eine dem weiteren Ladezustand entsprechende Spannung anliegt, spricht
die weitere Schaltungsanordnung an, wodurch ein Schalter nichtleitend
gesteuert wird, wodurch Schaltungsanordnungen zur Erfassung erster und
zweiter Ladezustände,
die größer sind
als der von der weiteren Schaltungsanordnung überwachte Ladezustand, von
dem Akkumulator abgetrennt werden. Ferner werden akustische und/oder
optische Signalge ber von dem Akkumulator getrennt sowie ein zwischen
einem Pol des Akkumulators und einer Anschlussstelle an einer Akkumulatoreinheit
für den elektrischen
Antrieb angeordneter Schalter nichtleitend gesteuert. Durch die
automatische Abschaltung des Akkumulators bei der kritischen Ausgangsspannung
von beispielsweise 12,6 V wird verhindert, dass die Ausgangsspannung
unter den für
eine störungsfreie
Aufladung maßgebenden
Mindestwert auch bei längerem
Stillstand der Anordnung nicht absinkt.
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Der
optische und/oder akustische Signalgeber wird bei eingeschaltetem,
von Hand betätigtem Schalter
bei Unterschreiten des weiteren Ladezustands abgeschaltet. Für das Abschalten
ist der von der weiteren Steueranordnung nichtleitend steuerbare
Schalter vorgesehen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind Werte für
den ersten und den weiteren Ladezustand oder der von diesen abhängigen Größen in der
Anordnung einstellbar. Die Werte können daher den jeweiligen Gegebenheiten
wie Akkumulatorkapazität bzw.
den angeschlossenen Verbrauchern, soweit deren Leistungsbedarf z.
B. bekannt ist, angepasst werden.
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Vorzugsweise
ist der Akkumulator eine Batterie-Gel-Zelle. Da Batterie-Gel-Zellen
nicht unter einen bestimmten Grenzwert entladen werden dürfen, ohne
dass beim Aufladen Schäden
auftreten, stellt die erfindungsgemäße Stromversorgung sicher,
dass der kritische Grenzwert im Betrieb der Batterie-Gel-Zelle nicht
unterschritten wird.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausführungsform ist
der jeweilige Ladezustand des Akkumulators mittels Messung der Spannung
an den Polen bestimmbar. Die Ausgangsspannung des Akkumulators sinkt unterhalb
einer gewissen Ladung ab, so dass die Größe der vorhandenen Ladung relativ
einfach über die
Spannung bestimmt werden kann.
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Insbesondere
ist bei einer maximalen Akkumulatorspannung von 25 V die dem ersten
Ladezustand entsprechende Spannung mit 21,6 V vorgegeben. Im Bereich
zwischen 25 V und 21,6 V arbeitet die Batterie-Gel-Zelle normal,
d. h. die Batterie ist ausreichend hoch geladen. Vorzugsweise ist
bei der maximalen Akkumulatorspannung von 25 V die dem weiteren
Ladezustand entsprechende Spannung mit 12,6 V vorgegeben. Die Batterie-Gel-Zelle
wird somit beim Absinken der Spannung auf 12,6 V bzw. darunter von
dem oder den angeschlossenen Verbrauchern automatisch abgetrennt,
indem der Schalter geöffnet
wird.
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Bei
einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform
ist die Anordnung für
die Feststellung des Vorliegens eines für den Betrieb von Verbrauchern noch
ausreichenden und/oder für
den Akkumulatorbetrieb unkritischen zweiten Ladezustands, der kleiner
als der erste aber größer als
der weitere Ladezustand ist, bzw. einer vom zweiten Ladezustand
abhängigen
Größe wie Spannung
des Akkumulators ausgebildet, wobei im Bereich zwischen dem ersten und
zweiten Ladungszustand ein alternierendes akustisches Signal und
im Bereich zwischen dem zweiten und weiteren Ladezustand ein akustisches Dauersignal
von der Anordnung erzeugbar ist. Bei dieser Ausführungsform werden in Abhängigkeit
vom Ladezustand, der auch über
die von ihm abhängige Größe festgestellt
werden kann, verschiedene akustische Meldungen erzeugt, denen jeweils
unterschiedliche Dringlichkeiten für die Aufladung des Akkumulators
zugeordnet sind. Das Dauersignal weist auf eine dringliche Aufladung
bzw. einen nur noch geringen Ladungsvorrat hin.
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Insbesondere
ist die dem zweiten Ladezustand entsprechende Größe 19V. Im Spannungsbereich
zwischen 21,6 und 19 V ist noch Energie für den Betrieb von Verbrauchern
vorhanden, wenngleich der Dauerton auf die Abschaltung der Batterie
bei Fortdauer der Belastung hinweist.
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Zweckmäßigerweise
ist ein optischer Signalgeber vorgesehen, der bei Feststellung eines
zwischen dem ersten und dem weiteren oder einem dritten, über den
weiteren Ladezustand vorhandenen Ladezustands Blinklicht erzeugt.
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Es
werden also eine Reihe von Meldungen in Abhängigkeit von verschiedenen
Ladezuständen
des Akkumulators erzeugt, um die Aufmerksamkeit für einen
Aufladevorgang hervorzurufen.
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Es
ist günstig,
wenn wenigstens der zwischen dem einen Akkumulatorpol und der Anschlussstelle
für Verbraucher
an der Akkumulatoreinheit angeordnete Schalter schließt und mittels
eines Zeitgebers betätigbar
ist, der beim Anstoßen
durch eine über
wenigstens einen angeschalteten Verbraucher zugeführte Akkumulatorspannung
den Schalter nach einer eingestellten Zeitdauer öffnet, wenn nicht fortwährend neue
Impulse von Verbraucher über
eine Anschlussstelle gelangen. Bei dieser Ausführungsform ist an der Anschlussstelle
bzw. – klemme für wenigstens
einen Pol eines Verbrauchers für
eine gewisse Zeit nur dann eine Spannung vorhanden, nachdem ein
Verbraucher, z. B. ein Motor, über
einen beispielsweise von Hand betätigten Schalter an den Akkumulator
angeschlossen ist. Da eine der beiden Anschlussstellen bzw. -klemmen
der Akkumulatoreinheit nur bei einem eingeschalteten Verbraucher Spannung
führt,
sonst aber spannungslos ist, werden Kurzschlüsse, z. B. während des
Transports, vermieden.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die Schalter im Akkumulatorgehäuse und die Anordnung zur Messung
und zum Vergleich des Ladezustand oder der von diesem bestimmten
Größe mit Grenzwerten
und die Steueranordnung in CMOS-Technik ausgebildet sind. Der Stromverbrauch
der Steuer- und Überwachungsstromkreise
ist daher relativ gering.
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Die
Stromversorgungseinrichtung ist für die Energieversorgung eines
Lastträgers
für Personen vorgesehen.
Mit der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung
erübrigt
sich der Netzanschluss des Lastträgers, der auch zu Stellen bewegt
werden kann, an denen kein Netzanschluss vorhanden oder weit entfernt
ist. Komplizierte Einrichtungen zum Auf- und Abwickeln von elektrischen
Leitungen sind nicht mehr nötig.
Durch die automatische Abschaltung lässt sich Strom sparen, so dass
der Akkumulator nicht mehr so oft geladen werden muss. Weniger Ladezyklen
bewirken eine längere
Lebensdauer des Akkumulators. Es wird rechtzeitig gemeldet, wenn eine
Nachladung des Akkumulators erforderlich ist.
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Weitere
Einzelheiten Vorteile der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den
Ansprüchen
und den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination,-
sondern auch aus der folgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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Es
zeigen:
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1 eine
Stromversorgungseinrichtung mit einem Akkumulator für Verbrauche
wie elektromotorische Antrieb im Schema,
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2 nähere Einzelheiten
der in 1 dargestellten Stromversorgungseinrichtung im
Blockschaltbild.
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Eine
Stromversorgungseinrichtung für
elektrische Verbraucher weist einen Akkumulator auf, der als Einheit
mit 10 bezeichnet ist und der in einem nicht näher bezeichneten
Akkumulatorgehäuse
mit einer Anordnung 12 zur Feststellung bzw. Messung des
Ladezustands oder einer vom Ladezustand abhängigen Größe verbunden ist, deren Betrag
einen Rückschluss
auf die im Akkumulator 10 vorhandene Ladungsmenge ermöglicht.
Die Anordnung 12 ist in 1 nur schematisch
dargestellt. Die Anordnung 12 enthält weiterhin eine in 1 nicht
dargestellte Einrichtung zur Überwachung
bzw. zum Vergleich des Ladezustands bzw. der vom Ladezustand abhängigen Größe mit Grenzwerten
der Ladungsmenge, die vorgegeben bzw. eingestellt sind. Kern der Akkumulatoreinheit 10 ist
ein als Batterie-Gel-Zelle 18 ausgebildeter Akkumulator.
Die Gel-Zelle 18 wird im Folgenden auch als Akkumulator 18 bezeichnet.
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Die
Akkumulatoreinheit
10 enthält einen positiven Pol
14 und
einen negativen Pol
16 für den Anschluss externer Verbraucher.
Der negative Pol
16 ist über einen Schalter
20,
der Lastschalter für
den Verbraucherstrom ist, mit dem negativen Ausgang der Batterie-Gel-Zelle
bzw. Akkumulator
18 verbunden. Der Schalter
20 befindet
sich ebenfalls im Akkumulatorgehäuse.
Ein Anschluss
24 am Akkumulatorgehäuse ist mit einem Steuereingang
eines Zeitgebers
22 verbunden, zu dem der Schalter
20 gehört. Der Zeitgeber
22 befindet
sich im Akkumulatorgehäuse. An
den Pol
14 und den Pol
16 ist jeweils über Leitungen
26,
28 ein
Verbraucher
30 angeschlossen. Bei dem Verbraucher
30 handelt
es sich vorzugsweise um die Steuerung bzw. den Antrieb eines Lastträgers für Personen.
Ein solcher Lastträger
ist z. B. in der
DE
42 25 851 A1 beschrieben. Er enthält einen elektromotorischen
Antrieb für
eine Trommel, die zum Auf- und Abwickeln eines Gurts bestimmt ist.
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Im
Lastträger 30 bzw.
Verbraucher ist ein Schalter 32 vorhanden, mit dem der
Lastträger
bzw. Verbraucher 30 ein- und ausschaltbar ist. Bei einer ersten
alternativen Steuerung, die in 2 gestrichelt
gezeichnet ist, ist an den verbraucherseitigen Ausgang des Schalters 32 eine
Steueranordnung 34 angeschlossen, die über eine Leitung 36 mit
dem Anschluss 24 verbunden ist. Die Steueranordnung 34 gibt
nach dem Anlegen der Betriebsspannung ein Einschaltsignal bzw. Einschaltimpulse
an den Anschluss 24 und weist z. B. ein RC-Glied mit einem
Widerstand und einem Kondensator auf. Der Schalter 20,
z. B. ein MOS-Feldeffekttransistor, wird z. B. von einer Ansteuereinheit 38,
die anstelle der Zeitgebersteuerung vorhanden ist, von dem Einschaltsignal bzw.
den Einschaltimpulsen leitend gesteuert. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Einschaltimpulsen bleibt der Schalter 20 leitend, d. h.
die Steueranordnung 34 gibt ihre Impulse für eine gewisse
Zeit ab, die länger
dauert als eine Abfallzeit. Nach dem Öffnen des Schalters 32 und
der Entladung des Kondensators werden keine Einschaltimpulse bzw.
-signale mehr erzeugt. Der Schalter 32 und die Steueranordnung 34 können gemeinsam
in einem nicht dargestellten Gehäuse
angeordnet sein. Es ist auch möglich,
die Steueranordnung 34 innerhalb des Akkumulatorgehäuses, z.
B. an der mit 40 bezeichneten Stelle anzuordnen. Im letzteren
Fall ist der Anschluss 24 mit der an der Stelle 40 im
Gehäuseinneren
angebrachten Steuerschaltung verbunden, an die die Steuerelektrode
des MOS-Feldeffekttransistors 20 bzw. kontaktlosen Schalters
angeschlossen ist.
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An
den Schalter 32 ist ein Anschluss einer Ansteuerschaltung 42 angeschlossen,
mit der ein Antriebsmotor 44 für einen Personenlastträger verbunden
ist. Die Ansteuerschaltung 42 ist mit dem anderen Anschluss über die
Leitung 28 mit dem Pol 16 verbunden. Eine Spannungsüberwachungsschaltung 46 ist
zu der Ansteuerschaltung 42 parallel gelegt. Ein nicht
näher bezeichneter
Steuereingang der Ansteuerschaltung 42 ist mit einem Teiler 48 verbunden,
an den ein Richtungsschalter 50 für die Einstellung der Drehrichtung
des Motors 44 angeschlossen ist. Ein Ausgang des Teilers
ist mit dem Anschluss 24 verbunden und ersetzt die Steueranordnung 34 und die
Ansteuereinheit 38, d. h. über den Teiler 48 wird der
Zeitgeber 22 angestoßen.
Nach Ablauf der eingestellten Zeit, z. B. einigen Minuten, öffnet der
Zeitgeber 22 den Schalter 20, wenn nicht weitere
Impulse vom Teiler 48 kommen, so dass der Verbraucher 30 stromlos
wird, d. h. der Zeitgeber 22 hat die Funktion eines "nachtriggerbaren
Monoflops." Die
Zeitdauer ist auf die maximale Dauer eines Hebe- bzw. Absenkvorgangs
abgestimmt.
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Die
Anordnung 12 im Akkumulatorgehäuse enthält eine erste Schaltungsanordnung 52,
z. B. einen Komparator, mit dem die in der Zelle bzw. dem Akkumulator 18 vorhandene
Ladungsmenge bzw. der Ladungszustand auf Erreichen oder Unterschreiten
eines ersten Ladungszustands bzw. einer ersten Ladungsmenge überwacht
wird. Die Ladungsmenge wird bei der dargestellten Ausführungsform
durch eine von ihr abhängige
Größe, nämlich die
Ausgangsspannung der Zelle 18 festgestellt bzw. gemessen.
Bei einer Batterie-Gel-Zelle von maximal 25 V Ausgangsspannung wird
eine einer Ausgangsspannung von 21,6 V entsprechende erste Ladungsmenge
auf Erreichen oder Unterschreiten überwacht. Solange diese Ladungsmenge
nicht erreicht ist, besteht keine Gefahr, dass die Ladung für den Betrieb
des Verbrauchers 30 nicht mehr ausreicht bzw. dass ein gefährlicher
Entladungszustand eintritt. Durch die erste Schaltungsanordnung 52 ist
ein z. B. kontaktloser Schalter 54 betätigbar, an den ein Pulser 56 mit nachgeschaltetem
akustischen Signalgeber 58 bzw. piezoelektrischer Geber
angeschlossen ist. Stellt die Schaltungsanordnung 12 fest,
dass die der ersten Ladungsmenge entsprechende Spannung von 21,6 V
erreicht oder unterschritten worden ist, schließt sie den Schalter 54,
worauf ein alternierendes akustisches Signal erzeugt wird, das auf
die Notwendigkeit einer Aufladung der Zelle 18 hinweist.
Die Schaltungsanordnung 52 ist über einen Schalter 60,
auf den unten noch näher
eingegangen wird, mit dem Pol 14 verbunden.
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Eine
zweite Schaltungsanordnung 62, z. B. ein Komparator, ist
zu der ersten Schaltungsanordnung 52 parallel gelegt. Die
Schaltungsanordnung 62 betätigt einen kontaktlosen Schalter 64,
der dem Pulser 56 vorgeschaltet ist. Mit der Schaltungsanordnung 62 wird
die Ladung in der Zelle 18 auf Erreichen oder Unterschreiten
eines zweiten Grenzwertes überwacht.
Dieser zweite Grenzwert wird durch Messung der entsprechenden Ausgangsspannung
der Zelle 18 festgestellt. Die Ausgangsspannung, die bei dem
zweiten Grenzwert auftritt, ist 19 V. Im Bereich zwischen 21,6 V
und 19 V Ausgangsspannung kann der Verbraucher 30 mit ausreichender
Ladung einwandfrei arbeiten. Eine Aufladung der Zelle 18 ist
bei verminderter Ladung, die bei Ausgangsspannungen kleiner als
21,6 V in der Zelle 18 vorhanden ist, zu empfehlen.
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Wenn
die Ausgangsspannung 19 V erreicht oder unterschreitet, schließt die Schaltungsanordnung 62 den
Schalter 64, wodurch der Signalgeber 58 zur Erzeugung
eines akustischen Dauersignals angeregt wird. Diese Meldung soll
darauf aufmerksam machen, dass bei fortgesetztem weiteren Betrieb
mit einer Unterbrechung der Stromabgabe zu rechnen ist, weshalb
eine Aufladung der Zelle 18 notwendig ist.
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Eine
weitere Schaltungsanordnung 66, z. B. ein Komparator, die
zur Zelle 18 parallel geschaltet ist, dient zur Feststellung
des Erreichens oder Unterschreitens eines weiteren Ladezustands,
der kleiner als der von den Schaltungsanordnungen 52 oder 62 überwachte
Ladungszustand ist. Dieser Ladezustand wird über eine bei seinem Vorhandensein
am Ausgang der Zelle 18 auftretende Spannung von 12,6 V gemessen.
Diese Spannung soll nicht unterschritten werden, da dann das Wiederaufladen
der Zelle 18 einen Kurzschluss und, damit eine Zerstörung der
Zelle 18 bewirken kann. Der Zeitgeber 22 ist über den Schalter 60 mit
dem Pol 14 verbunden. Wenn die der Spannung von 12,6 V
entsprechende Ladung vorhanden ist, spricht die Schaltungsanordnung 66 an und
veranlasst den Zeitgeber 22 durch Wegfall der Versorgungsspannung
zum Öffnen
des Schalters 20. Die Schaltungsanordnungen 52, 62 erhalten
ebenfalls keine Betriebsspannungen mehr, so dass der akustische
Signalgeber durch Öffnen
der Schalter 54, 64 stromlos wird. Der Zelle 18 wird
daher nur noch der sehr kleine Strom der Schaltungsanordnung 66 entnommen.
Dieser Strom ist ca. 20 μA,
so dass er kleiner als der Schaltentladungsstrom ist. Durch die
automatische Abschaltung der Zelle 18 bei der kritischen
Ausgangsspannung von 12,6 V wird verhindert, dass die Ausgangsspannung
unter den für
eine störungsfreie
Aufladung maßgebenden
Mindestwert absinkt.
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Die
Begrenzung der Einschaltdauer mittels des Zeitgebers 22 soll
verhindern, dass bei einer versehentlich längeren Schließung des
Schalters 32 als für
den Betrieb des Lastträgers
notwendig ist, der Akkumulatoreinheit 10 Strom entnommen
wird.
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Die
Schalter 20, 60, 54, 64 sind
kontaktlos, insbesondere in CMOS-Technik ausgebildet. Die Anordnung 12 mit
den Komparatoren kann als hybride, integrierte bzw. kundenspezifische
Schaltung mit CMOS-Bausteinen ausgebildet sein.
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Ohne
Anschluss eines Verbrauchers 30 ist der Zeitgeber 22 nicht
aktiv, d. h. der Schalter 20 ist geöffnet. Kurzschlüsse an den
Polen 14, 16 wirken sich daher nicht auf den Ladezustand
aus, da bei geöffnetem
Schalter 20 die Akkumulatoreinheit 10 keinen Strom
abgibt.
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Es
ist auch möglich,
in Reihe mit einem der Pole 14, 16 einen Messwiderstand
vorzusehen. Die am Messwiderstand im Betrieb abfallende Spannung beim
Aufladen und Entladen wird erfasst. Aus der Spannung wird der Strom
ermittelt, der beim Laden und Entladen des Akkumulators 10 integriert
wird. Hieraus wird die im Akkumulator 10 jeweils vorhandene
Ladung durch Integration bestimmt.
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Es
kann auch zusätzlich
ein optischer Signalgeber 68, z. B. eine LED mit dem Schalter 54 oder 64 vorhanden
sein, um neben einer akustischen auch eine optische Meldung zu erzeu gen.
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Die
erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung
hat folgende Vorteile:
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- – Wegen
der automatischen Abschaltung muss der Akkumulator 10 bzw.
die Batterie-Gel-Zelle 18 nicht
so oft geladen werden, deswegen auch eine längere Lebensdauer des Akkus
(weniger Ladezyklen).
- - Das akustische Signal erinnert daran, dass der Akkumulator 18 der
Einheit 10 noch am Verbraucher angeschlossen ist.
- - Das akustische Signal erinnert auch daran, den Akkumulator 18 der
Einheit 10 rechtzeitig nachzuladen.
- - Die integrierten Zusatzfunktionen entnehmen den Akkumulatorzellen
wegen der angewandten CMOS-Technik extrem wenig Strom.
- - Das akustische Signal wird durch einen raumsparenden piezoelektrischen
Signalgeber erzeugt.
- - Die integrierten Zusatzfunktionen können bis auf den Lastschalter 20 in
SMD Technik, Hybridtechnik oder als kundenspezifischer integrierter Schaltkreis
realisiert werden.
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Es
ist auch möglich,
einen zweiten Schalter in gleicher Weise wie den Schalter 20 vor
dem Pol 14 vorzusehen, so dass eine völlige Potentialfreiheit beim Öffnen der
beiden Schalter an den Polen 14, 16 vorhanden
ist.