DE202012100641U1

DE202012100641U1 - Circuit arrangement for displaying the state of charge of a rechargeable battery

Info

Publication number: DE202012100641U1
Application number: DE201220100641
Authority: DE
Original assignee: KOMPERNAS HANDELSGMBH; Kompernaß Handelsgesellschaft mbH
Current assignee: KOMPERNAS HANDELSGMBH; Kompernaß Handelsgesellschaft mbH
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2022-02-25

Abstract

Schaltungsanordnung zur Anzeige des Ladezustandes einer wiederaufladbaren Batterie (1), mit einer Anzeigeeinheit (2) und einer an die Batterie (1) angeschlossenen Messeinheit (3), wobei die Messeinheit (3) je nach Ladezustand der Batterie (1) die Anzeigeeinheit (1) zur Wiedergabe entsprechender Daten (4) ansteuert, und wobei die Messeinheit (3) wenigstens mit einem Sender (6) und die Anzeigeeinheit (2) mit zumindest einem Empfänger (7) ausgerüstet ist, so dass die Messeinheit (3) und die Anzeigeeinheit (2) drahtlos miteinander kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation im Hochfrequenz- bzw. Megahertzbereich erfolgt.Circuit arrangement for displaying the state of charge of a rechargeable battery (1), with a display unit (2) and a measuring unit (3) connected to the battery (1), the measuring unit (3) depending on the state of charge of the battery (1) the display unit (1 ) for the playback of corresponding data (4), and wherein the measuring unit (3) is equipped with at least one transmitter (6) and the display unit (2) with at least one receiver (7), so that the measuring unit (3) and the display unit (2) communicate wirelessly with one another, characterized in that the communication takes place in the high-frequency or megahertz range.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anzeige des Ladezustandes einer wiederaufladbaren Batterie, mit einer Anzeigeeinheit und einer an die Batterie angeschlossene Messeinheit, wobei die Messeinheit je nach Ladezustand der Batterie die Anzeigeeinheit zur Wiedergabe entsprechender Daten ansteuert, und wobei die Messeinheit wenigstens mit einem Sender und die Anzeigeeinheit mit zumindest einem Empfänger ausgerüstet ist, so dass die Messeinheit und die Anzeigeeinheit drahtlos miteinander kommunizieren.The invention relates to a circuit arrangement for displaying the state of charge of a rechargeable battery, with a display unit and a connected to the battery measuring unit, wherein the measuring unit depending on the state of charge of the battery, the display unit for displaying the corresponding data drives, and wherein the measuring unit at least with a transmitter and the Display unit is equipped with at least one receiver, so that the measuring unit and the display unit communicate wirelessly with each other.

Drahtgebundene Schaltungsanordnungen zur Anzeige des Ladezustandes einer wiederaufladbaren Batterie sind aus der Praxis in vielfältiger Art und Weise bekannt und werden beispielsweise in der EP 1 903 658 A2 oder auch der DE 41 06 725 A1 beschrieben. Bei der letztgenannten Schaltungsanordnung für die Anzeige des Ladezustandes einer wiederaufladbaren Batterie geht es im Kern darum, die Restkapazität der Batterie mit einfachen Mitteln erfassen zu können. Dabei lassen sich sowohl sehr kleine als auch sehr hohe Lastströme berücksichtigen.Wired circuit arrangements for displaying the state of charge of a rechargeable battery are known in practice in a variety of ways and are described for example in the EP 1 903 658 A2 or even the DE 41 06 725 A1 described. In the latter circuit arrangement for displaying the state of charge of a rechargeable battery is at the core of being able to detect the residual capacity of the battery with simple means. Both very small and very high load currents can be considered.

Bei dem gattungsbildenden Stand der Technik nach GB 2 416 215 A ist ein Batterietester vorgesehen, welcher drahtlos Testdaten an einen Empfänger übermittelt. Der Batterietester kann auch mit einer Ladevorrichtung für die Batterie ausgerüstet werden.In the generic state of the art after GB 2 416 215 A a battery tester is provided which wirelessly transmits test data to a receiver. The battery tester can also be equipped with a charging device for the battery.

Das drahtlos zu übermittelnde Signal wird per Infrarotstrahlung oder durch Radiofrequenzwellen übermittelt. Mit Hilfe des Empfängers können nicht nur die Batterietestdaten empfangen, sondern auch gespeichert werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Empfänger mit dem Internet oder einem Intranet zu verbinden, um die Testdaten über einen Webbrowser zu verarbeiten.The wireless signal to be transmitted is transmitted by infrared radiation or by radio frequency waves. With the help of the receiver not only the battery test data can be received, but also stored. It is also possible to connect the receiver to the Internet or an intranet to process the test data via a web browser.

Die drahtlose Übermittlung von Testdaten einer Batterie von der an die Batterie angeschlossenen Messeinheit zur Anzeigeeinheit ist mit dem grundsätzlichen Vorteil gegenüber drahtgebundenen Lösungen ausgerüstet, dass etwaige Installationsarbeiten auf ein Minimum reduziert sind. Die bisher bekannten Schaltungsanordnungen sind jedoch im Hinblick auf Ihre Anwendung in der Praxis verbesserungsbedürftig. So bestehen oftmals Kommunikationsprobleme zwischen der typischerweise in unmittelbarer Nähe der Batterie im Motorraum eines Kraftfahrzeuges angebrachten Messeinheit und der außerhalb des Motorraumes platzierten Anzeigeeinheit. Diese Kommunikationsprobleme resultieren unter anderem daraus, dass nicht mit einem geeigneten Kommunikationskanal gearbeitet wird. Außerdem ergibt sich bei den bekannten Lösungen ein ständiges Problem dahingehend, dass die Anzeigeeinheit mit einer eigenen Energiequelle ausgerüstet werden muss und ebenfalls störanfällig ist. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.The wireless transmission of test data of a battery from the connected to the battery measuring unit to the display unit is equipped with the basic advantage over wired solutions that any installation work is reduced to a minimum. However, the previously known circuit arrangements are in need of improvement in view of their application in practice. Thus, there are often communication problems between the typically in the immediate vicinity of the battery in the engine compartment of a motor vehicle mounted measuring unit and placed outside the engine compartment display unit. Among other things, these communication problems result from not working with a suitable communication channel. In addition, results in the known solutions a constant problem in that the display unit must be equipped with its own power source and is also susceptible to interference. Here, the invention aims to provide a total remedy.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Schaltungsanordnung so weiter zu entwickeln, dass die Datenübertragung optimiert ist und die Funktionssicherheit gesteigert.The invention is based on the technical problem of further developing such a circuit arrangement in such a way that the data transmission is optimized and the reliability is increased.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung zur Anzeige des Ladezustandes einer wiederaufladbaren Batterie im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation zwischen der Messeinheit und der Anzeigeeinheit bzw. zwischen dem Sender der Messeinheit und dem Empfänger der Anzeigeeinheit im Hochfrequenz- bzw. Megahertzbereich erfolgt.To solve this technical problem, a generic circuit arrangement for displaying the state of charge of a rechargeable battery in the invention is characterized in that the wireless communication between the measuring unit and the display unit or between the transmitter of the measuring unit and the receiver of the display unit in the high-frequency or Megahertz area is done.

Dabei liegt es selbstverständlich auch im Rahmen der Erfindung, sowohl die Messeinheit als auch die Anzeigeeinheit bedarfsweise mit einem kombinierten Sende-/Empfangselement auszurüsten. In diesem Fall sind sowohl die Messeinheit als auch die Anzeigeeinheit in der Lage, Daten zu senden als auch Daten zu empfangen. Das ist allerdings nicht zwingend, weil es im Rahmen der Erfindung primär darauf ankommt, dass der Sender in der Messeinheit die mit Hilfe der Messeinheit aufgenommenen Daten der Batterie drahtlos an den Empfänger in der Anzeigeeinheit übermittelt. Das geschieht im Rahmen der Erfindung im Hochfrequenz- bzw. Megahertzbereich.It is of course also within the scope of the invention to equip both the measuring unit and the display unit as needed with a combined transmitting / receiving element. In this case, both the measuring unit and the display unit are capable of transmitting data as well as receiving data. However, this is not mandatory because, in the context of the invention, it is primarily important for the transmitter in the measuring unit to transmit wirelessly the data of the battery recorded with the aid of the measuring unit to the receiver in the display unit. This happens within the scope of the invention in the high-frequency or megahertz range.

Hierbei geht die Erfindung zunächst einmal von der Tatsache aus, dass Übertragungen im Hochfrequenzbereich besonders wenig anfällig gegenüber Störungen bei Anwendungen im Kfz-Bereich oder allgemein bei der Überwachung und Steuerung von motorbetriebenen Fahrzeugen sind. Tatsächlich werden derartige Kommunikationskanäle auch für übliche Funkschalter und insbesondere Autoschlüssel genutzt. Dadurch ist sichergestellt, dass die typischerweise im Motorraum angebrachte Messeinheit mit dem Sender einen störungsfreien Kommunikationskanal zum Empfänger und folglich der im Allgemeinen außerhalb des Fahrzeuges befindlichen Anzeigeeinheit aufbauen und hier auf bewährte Techniken und Übertragungskanäle zurückgegriffen werden kann. Denn insbesondere Autoschlüssel, die per Funkfernbedienung beispielsweise eine Zentralverriegelungsanlage, ein Cabrioverdeck, einen Kofferraumdeckel etc. beaufschlagen, arbeiten mit bewährten und geprüften Frequenzen bzw. Kommunikationskanälen im Megahertzbereich, die im Rahmen der Erfindung in vergleichbarer Art und Weise zwischen einem im Innern des Kraftfahrzeuges befindlichen Sender, (der Messeinheit), und einem typischerweise außerhalb befindlichen Empfänger (der Anzeigeeinheit), aufgebaut werden.In the first place, the invention is based on the fact that transmissions in the high-frequency range are particularly less susceptible to disturbances in applications in the automotive sector or generally in the monitoring and control of motor-driven vehicles. In fact, such communication channels are also used for conventional radio switches and in particular car keys. This ensures that the typically mounted in the engine compartment measuring unit with the transmitter build a trouble-free communication channel to the receiver and thus the generally located outside of the vehicle display unit and can be used here on proven techniques and transmission channels. For in particular car keys that act by radio remote control, for example, a central locking system, a convertible top, a trunk lid, etc., work with proven and tested frequencies or communication channels in the megahertz range, which in the invention in a comparable manner between a transmitter located inside the motor vehicle , (the measuring unit), and a typically outside receiver (the display unit) are constructed.

Dabei greift die Erfindung bei der Kommunikation im Hochfrequenz- bzw. Megahertzbereich typischerweise auf sogenannte ISM-Bänder (Industrial, Scientific and Medical Band) zurück. Hierbei handelt es sich um Frequenzbereiche, die durch Hochfrequenzgeräte in Industrie, Wissenschaft, Medizin, in häuslichen und ähnlichen Bereichen genutzt werden. Solche ISM-Bänder sind bewährt und werden vielfach eingesetzt. Das gilt insbesondere für das 433-Megahertz-ISM-Band innerhalb des 70 cm Amateurfunkbandes. Tatsächlich hat sich eine Kommunikation unter Berücksichtigung dieses 433-Megahertz-ISM-Bandes als besonders günstig im Rahmen der Erfindung erwiesen. Diese ist hierauf selbstverständlich nicht eingeschränkt. In the case of communication in the high-frequency or megahertz range, the invention typically resorts to so-called ISM bands (Industrial, Scientific and Medical Band). These are frequency ranges used by high frequency devices in industry, science, medicine, domestic and similar fields. Such ISM tapes are proven and widely used. This is especially true for the 433 megahertz ISM band within the 70 cm amateur radio band. In fact, communication taking this 433 megahertz ISM band into consideration has proven to be particularly favorable within the scope of the invention. This is of course not limited to this.

Üblicherweise erfolgt die Kommunikation über einen digitalen Modulationskanal. D. h. die zu übertragenden Daten werden als Digitaldaten behandelt. Die Digitaldaten werden durch Modulation der Hochfrequenz übermittelt. Dabei arbeitet der digitale Modulationskanal regelmäßig nach dem Prinzip der Amplitudenumtastung, dem sogenannten ”Amplitude-Shift-Keying”, abgekürzt ASK. Dabei wird die Amplitude des Träger bzw. der Trägerfrequenz im Megahertzbereit verändert, um verschiedene Werte über den digitalen Modulationskanal zu übertragen. Meistens wird hier mit dem sogenannten ”On-Off-Keying, OOK” gearbeitet. Hierbei wird der Träger bzw. die Trägerfrequenz an- bzw. ausgeschaltet, um eine zugehörige 1 bzw. 0 übertragen zu können.Usually, the communication takes place via a digital modulation channel. Ie. the data to be transmitted is treated as digital data. The digital data is transmitted by modulation of the radio frequency. The digital modulation channel works regularly on the principle of the amplitude shift keying, the so-called "amplitude-shift keying", abbreviated ASK. In this case, the amplitude of the carrier or of the carrier frequency is changed in the megahertz ready in order to transmit different values via the digital modulation channel. Most of the work is done here with the so-called "on-off-keying, OOK". In this case, the carrier or the carrier frequency is switched on or off in order to be able to transmit an associated 1 or 0.

Selbstverständlich kann anstelle von nur zwei verschiedenen Amplitudenwerten auch mit mehreren Abstufungen gearbeitet werden. Dadurch lassen sich pro Symbolschritt mehrere Bits codieren. Setzt man beispielsweise vier unterschiedliche Amplituden in einem Signal ein, so repräsentiert jede dieser Amplitude zwei Bits entsprechend den Symbolen 00,01,10 und 11. Jedenfalls erfolgt im Rahmen der Erfindung die Datenübertragung zwischen der Messeinheit und der Anzeigeeinheit und gegebenenfalls in umgekehrter Richtung über den digitalen Modulationskanal, und zwar typischerweise im Sinne der Amplitudenumtastung.Of course, instead of only two different amplitude values, it is also possible to work with several graduations. As a result, several bits can be coded per symbol step. If one uses, for example, four different amplitudes in one signal, each of these amplitudes represents two bits corresponding to the symbols 00,01,10 and 11. In any case, in the context of the invention, the data transmission between the measuring unit and the display unit and optionally in the opposite direction via the digital modulation channel, typically in the sense of amplitude shift keying.

Die Anzeigeeinheit dient im Allgemeinen wenigstens zur Anzeige einer Leerlaufspannung und/oder der Kapazität und/oder des Ladezustandes der Batterie. Die Leerlaufspannung (”engl. open-circuit voltage, OCV”) bezeichnet in der Elektrotechnik die an den Klemmen der offenen Spannungsquelle bzw. der zu überprüfenden Batterie gemessene elektrische Spannung. D. h., bei der Leerlaufspannung handelt es sich um die Spannung auf der Ausgangsseite der Batterie, die sich einstellt, wenn kein Verbraucher angeschlossen ist. In diesem Fall fließt kein elektrischer Strom, so dass auch keine Spannung über dem Innen-Widerstand der Batterie abfällt.The display unit generally serves at least for displaying an open circuit voltage and / or the capacity and / or the state of charge of the battery. The open-circuit voltage (OCV) in electrical engineering designates the electrical voltage measured at the terminals of the open voltage source or the battery to be tested. That is, the open circuit voltage is the voltage on the output side of the battery that sets when no load is connected. In this case, no electric current flows, so that no voltage drops across the internal resistance of the battery.

Zur Messung der Leerlaufspannung wird wie üblich ein Spannungsmesser in der Messeinheit eingesetzt, der einen wesentlich höheren Innenwiderstand als die Batterie besitzt. Dadurch gewährleistet die Erfindung, dass die Belastung der Batterie durch das Messgerät bzw. die Messeinheit vernachlässigbar klein ist. Typischerweise liegt der Innenwiderstand des zugehörigen Spannungsmessgerätes als Bestandteil der Messeinheit im Megaohmbereich, so dass die geforderte Bedingung erfüllt ist.As usual, a voltmeter is used in the measuring unit for measuring the open circuit voltage, which has a much higher internal resistance than the battery. As a result, the invention ensures that the load on the battery by the measuring device or the measuring unit is negligibly small. Typically, the internal resistance of the associated voltage measuring device is part of the measuring unit in the megohm range, so that the required condition is met.

Tatsächlich wird die Leerlaufspannung regelmäßig zur Beurteilung des Ladezustandes einer Batterie herangezogen. Der Innenwiderstand der Batterie kann in diesem Kontext über den sogenannten Kaltstartstrom (engl. -Cold-Cranking Ampere, CCA”) ermittelt werden. Dieser Kaltstartstrom gibt den maximalen Strom an, den die zu überprüfende Batterie bei –18°C für eine Dauer von 30 sec. liefern kann.In fact, the no-load voltage is regularly used to evaluate the state of charge of a battery. The internal resistance of the battery can be determined in this context via the so-called Cold-Cranking Ampere (CCA "). This cold start current indicates the maximum current that the battery under test can deliver at -18 ° C for a period of 30 seconds.

Neben der bereits angesprochenen Leerlaufspannung ist die Anzeigeeinheit alternativ oder zusätzlich auch zur Wiedergabe der Kapazität der Batterie eingerichtet. Dies wird typischerweise im Detail so bewerkstelligt, dass ein Bediener die nominale Kapazität der zu überprüfenden Batterie an der Anzeigeeinheit mit Hilfe eines Schalters vorgibt. Diese nominale Kapazität wird mit der tatsächlichen aktuellen Kapazität der Batterie verglichen. Hieraus kann dann auch auf einen Ladezustand der Batterie rückgeschlossen werden, der ebenfalls alternativ oder zusätzlich mit Hilfe der Anzeigeeinheit zur Wiedergabe gebracht wird.In addition to the already mentioned open-circuit voltage, the display unit is alternatively or additionally also set up to reproduce the capacity of the battery. This is typically done in detail such that an operator sets the nominal capacity of the battery under test on the display unit by means of a switch. This nominal capacity is compared with the actual current capacity of the battery. From this can then be deduced a state of charge of the battery, which is also brought alternatively or additionally by means of the display unit for playback.

Die Anzeigeeinheit verfügt im Allgemeinen über eine eigene Batterie oder allgemein eine eigene Energiequelle, damit die zuvor beschriebenen Daten angezeigt werden können. Außerdem verfügt die Anzeigeeinheit typischerweise über einen Speicher, welcher zur Aufnahme der Batteriedaten dient. Grundsätzlich kann alternativ oder zusätzlich aber auch die Messeinheit mit einem solchen Speicher ausgerüstet sein. Bei dem Speicher handelt es sich im Allgemeinen um einen Hardware-Speicher, beispielsweise in Gestalt eines EEPROM (Erasable EPROM).The display unit generally has its own battery or generally its own power source so that the data described above can be displayed. In addition, the display unit typically has a memory which serves to receive the battery data. In principle, alternatively or additionally, however, the measuring unit can also be equipped with such a memory. The memory is generally a hardware memory, for example in the form of an EEPROM (Erasable EPROM).

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist der Umstand, dass die Anzeigeeinheit insgesamt als Schlüsselanhänger ausgebildet werden kann und regelmäßig über ein Gehäuse verfügt, welches vergleichbar einem Kfz-Fernbedienschlüsselgehäuse ausgelegt ist. D. h., die Anzeigeeinheit gleicht von Ihren Abmessungen und der Haptik her einem Fernbedienschlüssel für Kraftfahrzeuge. Dadurch kann die Anzeigeeinheit beispielsweise zusammen mit einem solchen Fernbedienschlüssel an einem gemeinsamen Schlüsselbund angebracht werden.Of particular importance for the invention is the fact that the display unit can be formed overall as a key fob and regularly has a housing which is designed comparable to a car remote control key housing. In other words, the display unit is similar in size and feel to a remote control key for motor vehicles. As a result, the display unit can be mounted, for example, together with such a remote control key on a common keychain.

Wie bereits erläutert, verfügt die Anzeigeeinheit über einen Schalter bzw. Wahlschalter, mit dessen Hilfe die nominale Kapazität der Batterie angegeben und abgespeichert werden kann. Im Allgemeinen verfügt die Anzeigeeinheit über einen Wechselschalter, der nicht nur zur Auswahl der nominalen Kapazität der zu überprüfenden Batterie dient, sondern zusätzlich zum Einschalten und/oder Starten der Kommunikation zwischen der Anzeigeeinheit und der Messeinheit dient und ausgerüstet ist. Meistens wird hier mit einem Druckschalter gearbeitet, der je nach seiner Bedienung zwischen den variierenden Funktionen unterscheidet und auch unterscheiden kann. As already explained, the display unit has a switch or selector switch with the aid of which the nominal capacity of the battery can be specified and stored. In general, the display unit has a changeover switch which not only serves to select the nominal capacity of the battery to be checked, but additionally serves and is equipped for switching on and / or starting the communication between the display unit and the measuring unit. Most of the work is done with a pressure switch, which differs depending on its operation between the varying functions and can also distinguish.

Ein besonders funktionssicherer und zugleich energiesparender Betrieb wird für den Fall zur Verfügung gestellt, dass die Daten der zu überprüfenden Batterie, die Batteriedaten, nur in bestimmten Zeitabständen von der Messeinheit an die Anzeigeeinheit übertragen werden. Hier haben sich Zeitabstände von Sekunden, beispielsweise jede Sekunde oder alle zwei Sekunden, als günstig und ausreichend erwiesen. Unter Berücksichtigung dieser Übertragungsraten stellen sich besonders geringe Stromverbräuche ein. Tatsächlich wird bei dem geschilderten Betrieb ein Stromverbrauch von weniger als 4 mA an der Messeinheit beobachtet. D. h., die zu überwachende Batterie, welche den genannten Strom von maximal 4 mA für die Messeinheit zur Verfügung stellt, wird durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung praktisch nicht belastet.A particularly reliable and at the same time energy-saving operation is made available in case the data of the battery to be checked, the battery data, are transmitted from the measuring unit to the display unit only at certain time intervals. Here, time intervals of seconds, for example every second or every two seconds, have proved favorable and sufficient. Taking into account these transmission rates, particularly low power consumption occurs. In fact, in the described operation, a power consumption of less than 4 mA is observed at the measuring unit. In other words, the battery to be monitored, which provides the current of a maximum of 4 mA for the measuring unit, is practically not burdened by the circuit arrangement according to the invention.

Zu diesem geringen Stromverbrauch trägt auch der Umstand bei, dass die Batteriedaten nur für eine vorgegebene Zeitdauer übertragen werden. Beispielsweise mag die Dauer der Übertragung 10 bis 20 Sekunden betragen. Danach kann die Schaltungsanordnung wieder in einen Schlafmodus übergehen. Das ist möglich, weil die übertragenen Daten dann im Speicher der Anzeigeeinheit zur Verfügung stehen.The fact that the battery data is transmitted only for a predetermined period of time also contributes to this low power consumption. For example, the duration of the transmission may be 10 to 20 seconds. Thereafter, the circuitry may again enter a sleep mode. This is possible because the transmitted data is then available in the memory of the display unit.

Außerdem hat es sich bewährt, wenn die Daten bzw. Batteriedaten in bestimmten Intervallen aktualisiert werden. Das kann nach jedem Einschalten bzw. Starten der Kommunikation mit Hilfe des (Wechsel-Schalters oder allgemein des Druckschalters erfolgen. Grundsätzlich mag die Kommunikation auch so lange fortgeführt werden, wie überhaupt eine Kommunikationsverbindung zwischen der Anzeigeeinheit und der Messeinheit vorliegt und beobachtet wird. In diesen sämtlichen Fällen stellt der Speicher in der Messeinheit und/oder der Anzeigeeinheit sicher, dass die jeweils letzten Batteriedaten zur Verfügung stehen und über die Anzeigeeinheit wiedergegeben werden können. Dabei wird meistens mit einer Aktualisierung der zugehörigen Batteriedaten in bestimmten Intervallen gearbeitet. D. h., die Batteriedaten werden in vorgegebenen Zeitintervallen aktualisiert, beispielsweise alle 30 Sekunden oder auch alle 50 Sekunden bzw. jede Minute. Dadurch stehen auf der Anzeige und/oder in ihrem Speicher immer aktuelle Batteriedaten zur Verfügung, die den tatsächlichen Ladezustand überwiegend exakt widerspiegeln. Denn der Zustand einer solchen Batterie und insbesondere einer Batterie eines Kraftfahrzeuges ändert sich typischerweise erst auf langen Zeitskalen, die im allgemeinen in Tagen wenn nicht sogar Wochen oder Monaten erfolgen, insbesondere wenn keine gravierenden Änderungen des Ladezustandes wie beispielsweise ein Startvorgang beobachtet werden.In addition, it has proven useful to update the data or battery data at specific intervals. This can be done each time the communication is started or started with the aid of the (changeover switch or generally the pressure switch.) In principle, the communication may also continue as long as there is a communication connection between the display unit and the measuring unit In all cases, the memory in the measuring unit and / or the display unit ensures that the most recent battery data is available and can be displayed via the display unit, whereby an update of the associated battery data is usually carried out at specific intervals. The battery data is updated at predetermined time intervals, for example every 30 seconds or even every 50 seconds or every minute, thereby making available on the display and / or in its memory always current battery data that reflects the actual state of charge predominantly exactly. Because the state of such a battery and in particular a battery of a motor vehicle typically changes only on long time scales, which are generally in days if not weeks or months, especially if no serious changes in the state of charge, such as a starting process are observed.

Neben der Leerlaufspannung, der Kapazität und/oder des Ladezustandes der Batterie kann die Anzeigeeinheit grundsätzlich auch Warnhinweise geben. Hierbei mag es sich um Warnungen bei einer Entfernung der Batterie, bei einem laufenden Ladevorgang etc. handeln. Selbstverständlich können auch Warnhinweise realisiert werden, die an eine Unterspannung der Batterie gekoppelt sind.In addition to the no-load voltage, the capacity and / or the state of charge of the battery, the display unit can in principle also give warnings. These may be warnings when the battery is removed, charging is in progress, and so on. Of course, also warnings can be realized, which are coupled to an undervoltage of the battery.

Darüber hinaus empfiehlt es sich, wenn die Messeinheit mit einer eigenen Anzeige ausgerüstet ist. Mit Hilfe dieser Anzeige kann wenigstens der Ladezustand der angeschlossenen Batterie wiedergegeben werden. Dabei hat sich eine Anzeige als günstig erwiesen, die mit lediglich zwei LED's, beispielsweise grün und rot, arbeitet. Auf diese Weise wird ein Bediener auch bei fehlender Anzeigeeinheit und beispielsweise geöffneter Motorhaube über den tatsächlichen Ladezustand der Batterie mit Hilfe der Messeinheit allein und umfassend informiert.In addition, it is recommended that the measuring unit is equipped with its own display. With the help of this display, at least the state of charge of the connected battery can be reproduced. In this case, an ad has proved to be favorable, which works with only two LEDs, for example, green and red. In this way, an operator is informed even in the absence of display unit and, for example, open hood on the actual state of charge of the battery with the help of the measuring unit alone and comprehensively.

Die Reichweite des Kommunikationskanales zwischen der Messeinheit und der Anzeigeeinheit liegt typischerweise im Bereich von mehreren Metern, im Allgemeinen bei bis zu ca. 50 m. Meistens werden Reichweiten von ca. 30 m beobachtet. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass die Anzeigeeinheit im Allgemeinen von einem Bediener beispielsweise an einem Schlüsselbund mitgeführt wird. Sobald sich der Bediener in einem Bereich befindet, in dem beispielsweise auch ein fernbedienbarer Schlüssel für das Kfz funktioniert, ist zugleich auch die erfindungsgemäße Anzeigeeinheit in der Lage, mit der im Fahrzeug stationär angebrachten Messeinheit zu kommunizieren.The range of the communication channel between the measuring unit and the display unit is typically in the range of several meters, generally up to about 50 m. Mostly ranges of about 30 m are observed. Here, the invention is based on the recognition that the display unit is generally carried by an operator, for example on a keychain. As soon as the operator is in an area in which, for example, a remote-controlled key for the motor vehicle also functions, the display unit according to the invention is also able to communicate with the stationary stationary measuring unit in the vehicle.

Dabei wird meistens von einem sogenannten Schlafmodus oder Standbymodus der gesamten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einen Messmodus umgeschaltet. Das geschieht typischerweise dadurch, dass der Bediener den Schalter bzw. Druckschalter an der Anzeigeeinheit betätigt und auf diese Weise die Kommunikation zwischen der Messeinheit und der Anzeigeeinheit startet. Das alles gelingt, ohne dass irgendwelche Arbeiten oder Montagemaßnahmen am oder im Fahrzeug durchgeführt werden müssen. Vielmehr reicht es aus, die Messeinheit einmalig im Bereich der Batterie unterzubringen und dann mit Hilfe der Anzeigeeinheit wie beschrieben turnusgemäß den Ladezustand zu überprüfen. Derartige Überprüfungen sind besonders bei umfangreichen Fahrzeugflotten wie beispielsweise dem Fuhrpark eines Unternehmens und/oder bei abgemeldeten Fahrzeugen im Gebrauchtwarenhandel angeraten.It is usually switched from a so-called sleep mode or standby mode of the entire circuit arrangement according to the invention in a measurement mode. This is typically done by the operator actuating the switch on the display unit, thereby starting the communication between the measuring unit and the display unit. All of this succeeds without any work or assembly work being performed on or in the vehicle. Rather, it is sufficient, the measuring unit once in the battery to be housed and then with the help of the display unit as described turnusgemäß check the state of charge. Such reviews are particularly recommended for large vehicle fleets such as the fleet of a company and / or for deregistered vehicles in second-hand trade.

Durch die modulierte Kommunikation zwischen der Anzeigeeinheit und der Messeinheit werden beide Elemente der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung aufeinander abgestimmt. Das kann ergänzend im Sinne eines ”Schlüssel-/Schlüssellochprinzips” erfolgen, so dass die Kombination aus Messeinheit und Anzeigeeinheit individuell ausgelegt ist und beispielsweise keine Störungen verschiedener Schaltungsanordnungen untereinander beobachtet werden. Hierzu mag ergänzend der Umstand beitragen, dass die Datenübertragung verschlüsselt erfolgt oder verschlüsselt erfolgen kann.Due to the modulated communication between the display unit and the measuring unit, both elements of the circuit arrangement according to the invention are matched to one another. This can be done in the sense of a "key / keyhole principle", so that the combination of measuring unit and display unit is designed individually and, for example, no disturbances of different circuit arrangements are observed among each other. This may be supplemented by the fact that the data transmission is encrypted or encrypted.

Dabei ist insgesamt sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für allgemeine automobile oder Anwendungen im Fahrzeugbereich eingerichtet und ausgelegt ist. Das gilt insbesondere im Hinblick auf ihre Temperaturstabilität und ihren geringen Stromverbrauch. Dieser liegt typischerweise im Bereich nur wenige mA, so dass die zu überwachende Batterie nicht unnötig durch die beschriebene Schaltungsanordnung geschwächt wird bzw. auch nach wochenlanger Standzeit noch eine einwandfreie Funktionalität gegeben ist und beobachtet wird. Immer wird ein Bediener umfassend über den Gesamtzustand der zu überwachenden wieder aufladbaren Batterie mit Hilfe der Anzeigeeinheit informiert, die er bequem und sofort zugänglich bei sich tragen kann. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.It is generally ensured that the circuit arrangement according to the invention is set up and designed for general automotive or vehicle applications. This is especially true with regard to their temperature stability and their low power consumption. This is typically in the range of only a few mA, so that the battery to be monitored is not unnecessarily weakened by the circuit described or even after weeks of service still proper functionality is given and is observed. An operator is always comprehensively informed of the overall state of the rechargeable battery to be monitored with the aid of the display unit, which he can carry conveniently and immediately accessible. Here are the main benefits.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung schematisch.In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment. The single FIGURE shows a circuit arrangement according to the invention schematically.

Tatsächlich lässt die einzige Figur eine Schaltungsanordnung zur Anzeige des Ladezustandes einer wieder aufladbaren Batterie 1 erkennen. Bei der Batterie 1 handelt es sich typischerweise um einen Akkumulator, der in einem Automobil, einem Traktor, einem Motorrad, einem Motorroller, einem Boot oder allgemin einem Fahrzeug etc. eingebaut ist und hinsichtlich seines Ladezustandes überwacht werden soll. Zu diesem Zweck setzt sich die Schaltungsanordnung erfindungsgemäß aus einer Anzeigeeinheit 2 und einer an die Batterie 1 angeschlossene Messeinheit 3 zusammen. Die Messeinheit 3 steuert die Anzeigeeinheit 2 je nach Ladezustand der Batterie 1 zur Wiedergabe entsprechender Daten 4 respektive Batteriedaten 4 an. Tatsächlich erkennt man verschiedene Batteriedaten 4 auf einem Display 5 der Anzeigeeinheit 2. Bei dem Display 5 handelt es sich um ein besonders stromsparendes LCD-Display 5.In fact, the single figure leaves a circuit arrangement for displaying the state of charge of a rechargeable battery 1 detect. At the battery 1 it is typically an accumulator which is installed in an automobile, a tractor, a motorcycle, a scooter, a boat or generally a vehicle, etc., and is to be monitored for its state of charge. For this purpose, the circuit arrangement according to the invention consists of a display unit 2 and one to the battery 1 connected measuring unit 3 together. The measuring unit 3 controls the display unit 2 depending on the state of charge of the battery 1 for the reproduction of corresponding data 4 respectively battery data 4 at. In fact, you can see different battery data 4 on a display 5 the display unit 2 , At the display 5 it is a very low-power LCD display 5 ,

Die Messeinheit 3 ist mit einem lediglich angedeuteten Sender 6 ausgerüstet. Die Anzeigeeinheit 2 verfügt über einen korrespondierenden Empfänger 7, so dass die Messeinheit 3 und die Anzeigeeinheit 2 miteinander über einen Kommunikationskanal 8 drahtlos kommunizieren können, wie dies in der Figur angedeutet ist.The measuring unit 3 is with a merely indicated transmitter 6 equipped. The display unit 2 has a corresponding recipient 7 so that the measurement unit 3 and the display unit 2 with each other via a communication channel 8th can communicate wirelessly, as indicated in the figure.

Bei diesem Kommunikationskanal 8 bzw. der Kommunikation allgemein handelt es sich um eine solche, die im Hochfrequenz bzw. Megahertzbereich abläuft. Tatsächlich greift die Erfindung an dieser Stelle auf einen zuvor bereits angesprochene ISM-Band zurück und arbeitet nicht einschränkend mit 433 MHz. Dabei erfolgt die Übertragung der Daten über den Kommunikationskanal 8, der vorliegend als digitaler Modulationskanal 8 ausgelegt ist. Zur Übertragung der Digitaldaten wird nach dem Prinzip der Amplitudenumtastung gearbeitet, wie dies einleitend bereits beschrieben wurde.In this communication channel 8th or communication in general is one that takes place in the high frequency or megahertz range. In fact, at this point, the invention makes use of an ISM band already mentioned above and does not restrictively operate at 433 MHz. The data is transmitted via the communication channel 8th , the present as a digital modulation channel 8th is designed. For the transmission of the digital data is carried out according to the principle of the amplitude shift keying, as has already been described in the introduction.

Mit Hilfe der Anzeigeeinheit 2 wird beispielhaft und nicht einschränkend im oberen Teil des Displays 5 die Leerlaufspannung der zu überwachenden Batterie 1 wiedergegeben. Diese beträgt im Beispielfall 12,3 Volt. Darunter ist die nominale Kapazität der Batterie in Amperestunden mit 120 AH im Beispielfall angegeben. Die nominale Kapazität der Batterie 1 wird über einen Schalter bzw. Wechselschalter 9 bedienerseitig vorgegeben bzw. an der Anzeigeeinheit 2 eingestellt. Dazu handelt es sich bei dem Schalter 9 um einen Wechselschalter bzw. Druckschalter 9, der je nach Anzahl der Betätigungen zwischen einzelnen Ebenen eines Menüs wechseln kann bzw. mit dessen Hilfe die nominale Kapazität von 120 Amperestunden im Beispielfall vorgegeben wird.With the help of the display unit 2 is exemplary and not limiting in the upper part of the display 5 the open circuit voltage of the battery to be monitored 1 played. This is 12.3 volts in the example case. Below it the nominal capacity of the battery in ampere hours with 120 AH in the example case is specified. The nominal capacity of the battery 1 is via a switch or changeover switch 9 specified on the operator side or on the display unit 2 set. This is the switch 9 around a changeover switch or pressure switch 9 which, depending on the number of actuations, can switch between individual levels of a menu or with the aid of which the nominal capacity of 120 amp hours is specified in the example case.

Im unteren Teil der Anzeige bzw. LCD-Anzeige 5 ist die tatsächliche Batteriekapazität bzw. der Ladezustand der Batterie im Beispielfall mit 90% angegeben. D. h., die überwachte Batterie 1 weist im Beispielfall eine 90%-ige Ladung im Vergleich zur nominalen Kapazität von 120 Ah auf.In the lower part of the display or LCD display 5 the actual battery capacity or the state of charge of the battery in the example case is given as 90%. That is, the monitored battery 1 in the example case has a 90% charge compared to the nominal capacity of 120 Ah.

Darüber hinaus kann die Anzeigeeinheit 2 noch mit zusätzlichen Warnhinweisen ausgerüstet werden, welche beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn die gemessene Kapazität bzw. der Ladezustand der Batterie eine vorgegebene Schwelle von z. B. 20% unterschreitet. Auch mag eine Anzeige dahingehend erfolgen, dass der Kommunikationskanal 8 aufgebaut ist bzw. sich die Anzeigeeinheit 2 im Sendebereich der Messeinheit 3 befindet. Eine weitere Anzeige mag den Ladezustand der nicht ausdrücklich dargestellten eigenen Batterie der Anzeigeeinheit wiedergeben.In addition, the display unit 2 be equipped with additional warnings, which are used, for example, when the measured capacity or the state of charge of the battery a predetermined threshold of z. B. falls below 20%. Also, an indication may be made that the communication channel 8th is constructed or the display unit 2 in the transmission range of the measuring unit 3 located. Another display may reflect the state of charge of the uncharged personal battery of the display unit.

Tatsächlich verfügt die Anzeigeeinheit 2 über ein zugehöriges Batteriefach zur Aufnahme einer Batterie, um die Anzeigeeinheit 5 mit Energie speisen zu können. Ergänzend mag eine Solarzelle an der Anzeigeeinheit 2 vorgesehen werden, die zur Energieversorgung dient bzw. die dortige Batterie lädt. Darüber hinaus sorgt die Batterie der Anzeigeeinheit 2 dafür, dass ein in der Anzeigeeinheit 2 vorgesehener und lediglich angedeuteter Speicher 10, im Ausführungsbeispiel ein EEPROM 10, beschrieben und ausgelesen werden kann. Tatsächlich dient der Speicher 10 dazu, die über den Kommunikationskanal 8 von der Messeinheit 3 an die Anzeigeeinheit 2 übertragenen Daten 4 respektive Batteriedaten 4 aufzunehmen und abzuspeichern. Dadurch kann die Anzeigeeinheit 2 auf jeweils abgespeicherte Daten auch dann zurückgreifen, wenn der Kommunikationskanal 8 gestört ist oder die Batterie 1 beispielsweise abgeklemmt wurde. Actually, the display unit has 2 via an associated battery compartment for receiving a battery, around the display unit 5 to be able to feed with energy. In addition, like a solar cell on the display unit 2 be provided, which serves for energy supply or the local battery charges. In addition, the battery ensures the display unit 2 for being one in the display unit 2 provided and only indicated memory 10 , In the embodiment, an EEPROM 10 , described and read out. In fact, the memory serves 10 to that, over the communication channel 8th from the measurement unit 3 to the display unit 2 transmitted data 4 respectively battery data 4 record and save. This allows the display unit 2 to each stored data even then fall back, if the communication channel 8th is disturbed or the battery 1 has been disconnected, for example.

Man erkennt, dass die Anzeigeeinheit 2 von Ihrer Auslegung und Dimensionierung sowie Haptik her als Schlüsselanhänger ausgebildet ist. Tatsächlich verfügt die Anzeigeeinheit 2 über ein Gehäuse 11, welches mit vergleichbaren Abmessungen ausgerüstet ist, wie ein typisches Fernbedienschlüsselgehäuse bei Kraftfahrzeugen. Im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend beträgt die Breite des Gehäuses 11 im Beispielfall ca. 30 bis 40 mm bei einer Länge von 50 bis 70 mm. Die Stärke des Gehäuses 11 liegt im Bereich von ca. 10 bis 15 mm. Dadurch eignet sich das Gehäuse 11 problemlos zur Anbringung an einem Schlüssel, wozu das Gehäuse 11 mit einer Öse 12 ausgerüstet ist.It can be seen that the display unit 2 is designed as a key chain from your design and dimensioning and feel. Actually, the display unit has 2 over a housing 11 , which is equipped with comparable dimensions, such as a typical remote control key housing in motor vehicles. In the embodiment and not limiting, the width of the housing 11 in the example, about 30 to 40 mm with a length of 50 to 70 mm. The strength of the case 11 is in the range of about 10 to 15 mm. This makes the housing suitable 11 easy to attach to a key, including the housing 11 with an eyelet 12 equipped.

Wie einleitend bereits beschrieben wurde, werden die Batteriedaten 4 von der Messeinheit 3 in bestimmten Zeitabständen zur Anzeigeeinheit 2 übertragen und hier im Speicher 10 abgelegt und/oder auf dem Anzeigefeld 5 zur Wiedergabe gebracht. Dabei werden die einzelnen Batteriedaten 4 in bestimmten Intervallen aktualisiert. Auch ist vorgesehen, die Batteriedaten für eine vorgegebene Zeitdauer von beispielsweise 20 oder 30 Sekunden zu übertragen und dann die Übertragung zu beenden. Im Anschluss hieran geht die Anzeigeeinheit 2 und auch die Messeinheit 3 in eine Art Schlafmodus ”Sleep Modus” über.As described in the introduction, the battery data 4 from the measurement unit 3 at certain intervals to the display unit 2 transferred and here in memory 10 filed and / or on the display panel 5 brought to play. This will be the individual battery data 4 updated at certain intervals. It is also provided to transmit the battery data for a predetermined period of, for example, 20 or 30 seconds and then stop the transmission. This is followed by the display unit 2 and also the measuring unit 3 in a kind of sleep mode "sleep mode" over.

Um die seitens der Anzeigeeinheit 2 aufgenommenen und erfassten Batteriedaten 4 zu aktualisieren, lässt sich die Anzeigeeinheit 2 einschalten und kann die Kommunikation über den Kommunikationskanal 8 gestartet werden. Hierzu dient der Schalter 9. Mit dessen Hilfe wird die Anzeigeeinheit 2 und auch die Messeinheit 3 ”geweckt” und die Kommunikation von der Messeinheit 3 über den Kommunikationskanal 8 hin zur Anzeigeeinheit 2 gestartet. Die Reichweite des Kommunikationskanals 8 mag im Bereich von mehreren Metern, typischerweise zwischen ca. 20 m und 50 m angesiedelt sein. Auf diese Weise kann die Batterie 1 hinsichtlich ihres Ladezustandes praktisch zugleich mit einem ebenfalls in diesem Bereich funktionierenden Öffnungs- oder Schließvorgang des zu überwachenden Kraftfahrzeuges gestartet werden. Dadurch wird ein Bediener umfassend bei Annäherung an das Kfz über den Ladezustand der Batterie 1 informiert und kann beispielsweise unmittelbar Gegenmaßnahmen ergreifen.To the part of the display unit 2 recorded and recorded battery data 4 to update, the display unit can be 2 turn on and can communication via the communication channel 8th to be started. This is done by the switch 9 , With its help, the display unit 2 and also the measuring unit 3 "Awakened" and communication from the measuring unit 3 over the communication channel 8th towards the display unit 2 started. The range of the communication channel 8th may be in the range of several meters, typically between about 20 m and 50 m. That way the battery can 1 be started with respect to their state of charge practically at the same time with a likewise functioning in this area opening or closing operation of the motor vehicle to be monitored. As a result, an operator is included in the approach to the car about the state of charge of the battery 1 informed and can, for example, take immediate countermeasures.

An der Messeinheit 3 erkennt man noch eine eigene Anzeige 13. Die Anzeige 13 setzt sich im Beispielfall aus einer roten und grünen LED zusammen. Je nach dem, welche LED aufleuchtet wird der Ladezustand als o. k. (grün) oder nicht o. k. (rot) bewertet. Dadurch wird ein Benutzer auch beispielsweise bei geöffneter Motorhaube oder nicht vorhandener Anzeigeeinheit 2 über den Zustand der Batterie 1 informiert.At the measuring unit 3 you can still see your own ad 13 , The ad 13 is in the example case of a red and green LED together. Depending on which LED lights up, the charge status is evaluated as ok (green) or not ok (red). As a result, a user is also, for example, with the hood open or not present display unit 2 about the condition of the battery 1 informed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1903658 A2 [0002]
DE 4106725 A1 [0002]
GB 2416215 A [0003]

Claims

Circuit arrangement for displaying the state of charge of a rechargeable battery ( 1 ), with a display unit ( 2 ) and one to the battery ( 1 ) connected measuring unit ( 3 ), the measuring unit ( 3 ) depending on the state of charge of the battery ( 1 ) the display unit ( 1 ) for reproducing corresponding data ( 4 ), and wherein the measuring unit ( 3 ) at least with a transmitter ( 6 ) and the display unit ( 2 ) with at least one receiver ( 7 ), so that the measuring unit ( 3 ) and the display unit ( 2 ) communicate with each other wirelessly, characterized in that the communication takes place in the high-frequency or megahertz range.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the communication is carried out via a SIM band.

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the communication via a digital modulation channel ( 8th ) he follows.

Arrangement according to claim 3, characterized in that the digital modulation channel ( 8th ) works on the principle of amplitude shift keying.

Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the display unit ( 2 ) at least for displaying the open-circuit voltage and / or the capacity and / or the state of charge of the battery ( 1 ) is set up.

Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the display unit ( 2 ) has its own battery.

Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the display unit ( 2 ) is designed as a key ring.

Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the display unit ( 2 ) with a housing ( 11 ) is equipped similar to a car remote control key housing.

Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the display unit ( 2 ) with a switch ( 9 ) is equipped for switching on and / or starting the communication.

Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the data ( 4 ) at certain time intervals, for example every second or every two seconds, from the measuring unit ( 3 ) to the display unit ( 2 ) be transmitted.

Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the data ( 4 ) are updated at certain intervals.

Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that the data ( 4 ) are transmitted for a predetermined period of time.

Arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that the measuring unit ( 3 ) with a separate display ( 12 ), which at least the state of charge of the connected battery ( 1 ).

Arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the measuring unit ( 3 ) and / or the display unit ( 2 ) with a memory ( 10 ), for example an EEPROM ( 10 ), is equipped.

Arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized in that the range of the communication channel ( 8th ) is about 50 m and in particular about 30 m.