DE2631974C2

DE2631974C2 - Verfahren zur Beendigung des Ladevorganges einer Akkumulatorenbatterie

Info

Publication number: DE2631974C2
Application number: DE2631974A
Authority: DE
Inventors: Rudolf J. 8702 Würzburg Nägler; Ingo 4290 Bocholt Obstfelder; Walter Steinig
Original assignee: Theo Benning Elektrotechnik und Elektronik & Co Kg 4290 Bocholt De GmbH
Current assignee: Theo Benning Elektrotechnik und Elektronik & Co Kg 4290 Bocholt De GmbH
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1986-09-11
Also published as: IT1104783B; ES456867A1; CH612300A5; NL187462C; FR2358767B1; IE44826B1; GB1575543A; NL7702296A; SE7701234L; IE44826L; AT355680B; FR2358767A1; SE414695B; BE851978A; DE2631974A1; ATA58077A

Description

40

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beendigung des Ladevorganges einer mit fallendem Strom und mit stabilisierter Spannung aufzuladenden Akkumulatorenbauerie. bei dem die Ladestromstärke in vorgegebenen Zeitintervallen gemessen und die Differenz jeweils zweier aufeinanderfolgender Meßergebnisse als Abschaltkriterium gebildet wird. Dieser Stand der Technik ergibt sich aus der DE-AS 1413 767.

Akkumulatorenbatterien, insbesondere Traktionsbatterien, werden heute fast ausschließlich nach zwei Methoden geladen, welche man am besten nach ihrer Kennlinie unterscheidet. Bei dem Ladevorgang nach der sogenannten /[/-Kennlinie wird in der ersten Ladephase bis etwa 2,4 Volt pro Zelle mit konstantem Strom geladen, danach mit konstanter Spannung und fallendem Strom. Demgegenüber wird beim Laden nach der sogenannten W-Kennlinie über den gesamten Ladevorgang mit fallendem Strom geladen. Die Ladegeräte werden nach dem heutigen Stand der Technik im allgemeinen als geregelte Geräte ausgeführt, wobei die von den Batterieherstellern vorgeschriebenen Werte der Kennlinien mit großer Genauigkeit einzuhalten sind.

Wegen des erforderlichen technischen Aufwandes, unter anderem für einen Regler und ein Stellglied, und der dadurch bedingten höheren Kosten werden ///-Ladeeeräte insbesondere zum Laden von Traktionsbatterien in Großladeanlagen verwendet, wobei unter anderem die Möglichkeit schneller Zwischenladungen genutzt wird. FF-Ladegeräte haben demgegenüber einen einfachen Aufbau und sind deshalb preisgünstig, weswegen sie eine größere Verbreitung gefunden haben. Dar Nachteil der If-Ladegeräte, nämlich eine starke Netzabhängigkeit der Kennlinie, läßt sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln, beispielsweise durch den Einbau eines magnetischen Spanuingskonstanhalters, beseitigen.

Sämtliche Ladegeräte für das zyklische Wiederaufladen von Akkumulatorenbatterien erfordern, um eine praktische Brauchbarkeit zu gewährleisten, ein System zur automatischen Abschaltung, d.h. zur Begrenzung d-üs Ladevorganges, wenn die Batterie vollständig geladen ist Mit dieser automatischen Abschaltung soll ein Überladen der Batterien verhindert, unnötige Verluste vermieden und der Bedienungsaufwand verringert werden.

In der Praxis erfolgt das Abschalten des Ladestromes bei Ladegeräten mit "/-Kennlinie durch ein Zeitlaufwerk, welches vom Beginn der zweiten Ladestufe an nach einer einmal vorbestimmten Zeit das Ladegerät abschaltet Aus dem Schrifttum sind darüber hinaus ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung des Ladevorganges einer mit konstanter Spannung aufzuladenden gasdichten Akkumulatorenbatterie bekannt (DE-OS 1413 767), bei welchen der Ladevorgang beendet wird, wenn die Ableitung des Ladestroms nach der Zeit über einen bestimmten positiven Wert ansteigt. Die Änderung des Stromes soll hierbei durch eine proportionale Spannungsänderung bestimmt werden.

Diesem Vorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Laden einer Akkumulatorenbatterie mit konstanter Spannung die Ladestromstärke nach Erreichen eines hohen Anfangswertes allmählich abnimmt und gegen Ende des Ladevorganges rasch abfällt. Diese Stromabnahme ist dadurch zu erklären, daß bei fortschreitender Ladung der innere Ersatzwiderstand zunimmt. Gegen Ende des Ladevorganges bzw. beim Fortsetzen des Ladens bei vollständig geladener Batterie tritt eine Erhöhung der Temperatur in der Batterie auf, die eine Verminderung des inneren Ersatzwiderstandes bewirkt, wodurch sich die Stromstärke des Ladestroms erhöht. Hierdurch erfolgt ein weiteres Ansteigen der Temperatur und damit der Ladestromstärke, wobei die erreichbaren Temperaturen sehr hoch sein und die Batterie zerstören können.

Diesen Anstieg der Ladestromstärke macht sich das bekannte Verfahren zunutze, indem der Ladevorgang beendet wird, sobald der Anstieg einen vorgegebenen W^p.rt überschreitet. Dies bedeutet, daß bei dem bekannten Verfahren der eigentliche Abschaltzeitpunkt bereits überschritten ist, wenn der Ladevorgang beendet wird. Dieses Verfahren ist jedoch nur bei Batterien mit ausgeprägtem Minimum im Ladestrom möglich. Bei einem ständigen, jedoch unterhalb des vorgegebenen Wertes liegenden Anstieg erfolgt keine Beendigung des Ladevorganges, so daß die angeschlossene Akkumulatorenbatterie überladen und zerstört werden kann.

Bei den Ladegeräten mit W-Kennlinie wird im allgemeinen nach dem Pöhlerschalter-Prinzip verfahren: bei Erreichen der Gasungsspannung, die bei etwa 2,4 Volt pro Zelle liegt, wird durch ein spannungsempfindliches Relais ein Uhrwerk in Gang gesetzt, welches nach einer festgelegten Nachladezeit das Ladegerät abschaltet und den Ladevorgang beendet. In der praktischen Ausführung enthalten derartige Ladeschalter noch eine söge-

nannte Sicherheitsabschaltung, die den Ladevorgang auch dann beendet, beispielsweise nach vierzehn Stunden, wenn die Gasungsspannung nicht erreicht wird, so daß das Nachladezeitwerk nicht anläuft

Trotz der großen Verbreitung derartiger Ladeschalter s haften ihnen einige entscheidende Nachteile an. Die empirisch und für eine bestimmte Batteriebauart festgelegte Nachladezeit berücksichtigt, u.a. nicht den jeweiligen Ladezastand der Batterie, so daß entsprechend dem Füllungsgrad der Batterie Über- oder Unterladungen auftreten können. Mit zunehmendem Alter der Batterie ändert sich außerdem die Gasungsspannung und auch die Ladeschlußspannung der Batterie, so daß das Ansprechen des Spannungsrelais zu spät oder überhaupt nicht erfolgt und die Batterie damit überladen wird. Schließlich können erhöhte Batterietemperaturen, insbesondere bei zwangsgeführten Kennlinien, zu einer schnellen Zerstörung einer Batterie führen, da durch die zusätzliche Erwärmung während des Ladevorganges die Stromaufnahmefähigkeit zunimmt und bei weiterer starker Erwärmung ein Auskochen der Batteriezellen eintritt

Aus der DE-AS 1413 767 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung, insbesondere zur Beendigung des Ladevorganges einer mit fallendem Strom und mit stabilisierter Spannung aufzuladenden, gasdichten elektrischen Akkumulatorenbatterie bekannt Die Funktionsweise des bekannten Verfahrens beruht darauf, daß — durch einen Zeitgeber gesteuert — zwei Kondensatoren zu verschiedenen, vorgegebenen Zeitpunkten einzeln auf je eine dem jeweiligen Ladestrom proportionale Spannung aufgeladen werden. Als Abschaltkriterium für den Ladevorgang wird dann ein Vergleich der an den beiden Kondensatoren liegenden Spannung gebildet Bei Unterschreiten einer Mindestdifferenz Null zwischen zwei Meßergebnissen, wenn also die zuerst gespeicherte Spannung am ersten Kondensator kleiner ist als die danach gespeicherte Spannung am zweiten Kondensator, wird der Ladevorgang beendet. Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es nur für Batterien geeignet ist, die ein ausgeprägtes Stromminimum bei Ladevorgang aufweisen, d. h. wenn sich die Stromstärke des Ladestromes nach Durchlaufen des Stromminimums wieder erhöht Erst dieser Stromanstieg gewährleistet ein Abschalten und eine Beendigung des Ladevorganges.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren derart weiterzuentwickeln, daß es auch für Batterien ohne ausgeprägtes Stromminimum eine sichere Abschaltung gewährleistet.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß bei Erreichen oder Unterschreiten einer vorgegebenen, positiven und von Null verschiedenen Mindestdifferenz zwischen zwei Meßergebnissen ein Impuls gespeichert wird und daß bei einer mindestens zweimal unmittelbar hintereinander erfolgten Speicherung eines Impulses der Ladevorgang beendet wird.

Aus der DE-OS 25 08 395 ist zwar ein Batterieladegerät bekannt, bei dem bei Erreichen oder Unterschreiten einer vorgegebenen, positiven und von Null verschiedenen Mindestdifferenz zwischen zwei Meßergebnissen der Ladevorgang beendet wird, doch wird bei diesem bekannten Verfahren der Spannungsanstieg beim 6ϊ Laden beobachtet. Eine Reaktion erfolgt dann, wenn die Spannungssteigerungsrate einen bestimmten Wert, der größer als Null ist, erreicht oder unterschritten wird, indem für einen festen Spannungshub mindestens eine bestimmte Zeit benötigt wird. Die Ladcspannungskurve braucht dabei keinen Extremwert aufzuweisen.

Mit dem Vorschlag der Erfindung wird ein zuverlässiges Abschalten des Ladestroms bei Erreichen des eigentlichen Ladeendes erreicht, ohne daß der Endpunkt des Ladevorganges zuvor überschritten wurde. Insbesondere ist es nicht erforderlich, daß der Ladestrom ein Minimum durchläuft, so daß auch Batterien, die dieses Verhalten nicht aufweisen, nach Beendigung des Ladevorganges sicher abgeschaltet werden können. Es erfolgt somit ein absolut richtiges Laden sowohl von neuen als auch von alten Batterien sowie eine korrigierende Ladung von zu tief entladenen Batterien. Die unter Umständen schädliche Nachladung entfällt ebenso wie eine sogenannte Ausgleichsladung, so daß die Lebensdauer der Batterien entscheidend verlängert wird.

Gemäß ein^m weiteren Merkmal der Erfindung wird die gemessene Ladestromstärke jevtils in Impulse umgeformt, die in einem Zähler im jeweüs rwei zeitlich beabstandeten kurzzeitigen Meßintervallen zur Bildung der Differenz verarbeitet werden. Hierdurch werden nicht nur absolut gesehen kleine Differenzwerte ausreichend erfaßbar und unterscheidbar gemacht, sondern es ergibt sich die Möglichkeit, den jeweiligen Ladestrom digital anzuzeigen. Aus der DE-AS 22 58 500 ist zwar eine Anordnung bekannt, bei der eine Frequenz einem Strom proportional ist, doch erfcigt dies beim bekannten Verfahren zur Ah-Messung. Aus dieser Druckschrift sowie aus der DE-AS 23 33 932 und der DE-OS 2313566 ist die Verarbeitung von Impulsen in einem Zähler zur Bildung einer Impulsdifferenz allgemein bekannt, doch nicht die Anwendung zur Bildung einer Stromdifferenz.

Um im Falle einer Sulfatierung der Batterie, die nach dem Einschalten des Ladevorganges einen reduzierten Strom zur Folge hat, der nach Abbau der Suifatsct:;cht auf der Elektrode ansteigt, ein Verfälschen des Meßergebnisses und gegebenenfalls eine Fehlabschaltung des Lade Vorganges zu vermeiden, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das Meßergebnis des unmittelbar beim Einschalten fließenden Ladestroms unterdrückt. Die Unterdrückung eines Meßergebnisses unmittelbar nach dem Einschalten ist bereits aus der DE-AS 2114100 bekannt. Auch in der DE-OS 25 08 395 ist eine derartige Unterdrückung vorgesehen.

Erfindungsgemäß sind weiterhin die Größe des vorgegebenen Zeitintervalls zwischen zwei Meßintervallen und/oder die vorgegebene Mindestdifferenz einstellbar, so daß diese der jeweils zu ladenden Batterieart angepaßt werden können. Bei einer bevorzugten Ausfühmnüsförm der Erfindung beträgt das Zeitintervall 20 Minuten und die Mindestdifferenz 0,3 %. Durch die Möglichkeit, derart iange Zeitintervalle zwischen den einzelnen Messungen der Ladestromstärke vorzusehen, wird sichergestellt, daß keine dynamischen Vorgänge bei der Messung erfaßt werden, welche das Meßergebnis verfälschen und eine Fehlabschaltung auslösen könnten.

Mit der Erfindung wird schließlich bei Auftreten einer negativen Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßergebnissen infolge eines Stromanstieges der Ladevorgang unmittelbar beendet, so daß ein Zerstören der Batterie durch den Wiederanstieg des Ladestroms mit Sicherheit verhindert wird. Die Beendigung des Ladevorganges wegen eines zu hohen Lädestromes kann hierbei durch eine besondere Anzeige

sichtbar gemacht werden. Das Auftreten einer negativen Differenz, d. h. bei Unterschreiten der Mindestdifferenz Null zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßergebnissen infolge eines Stromanstiegs, der den Ladevorgang unmittelbar beendet, ist an sich aas der DE-AS 1413 767 bekannt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einer stabilisierten, d. h. netzunabhängigen Ladekennlinie mit fallendem Strom der der Spannung zwischen Null und 60 Millivolt proportionale Strom an einem Nebenwiderstand gemessen. Dies hat den Vorteil, daß das Verfahren ohne besondere Anpassung für die verschiedensten Batteriespannungen verwendbar ist.

Nach Ladebeginn wird der Ladestrom über einen Analog-Digital-Wandler erfaßt, wobei der digitale Wert jeweils zweier aufeinanderfolgender Meßergebnisse verglichen wird. Die erste Messung erfolgt 20 Minuten uaCn Lducucgififi. i_/ic ivicuZcit äCicrSt i/CtTagt ι i/iru ivii!- lisekunden. Die Wandlerfrequenz ist so gewählt, daß 1000 Hertz bei 100%fließendem Ladestrom gezählt werden. Diese Messungen wiederholen sich während des gesamten Ladevorganges alle 20 Minuten. Eine interne Programmierung spricht auf eine bestimmte Differenz zwischen zwei Meßergebnissen an. Die Programmierung erfolgt hierbei derart, daß der zweite Meßwert verglichen zum jeweils ersten Meßwert in Prozenten ausgedrückt wird. Sobald eine vorgegebene Mindestdifferenz von beispielsweise 0,3% erreicht oder unterschritten wird, wird ein Impuls gespeichert. Erfolgt eine zweimalige Speicherung des Impulses unmittelbar hintereinander, so bedeutet dies, daß der Ladestrom praktisch konstant ist, so daß der Ladevorgang beendet wird.

Auch wenn der Ladestrom aufgrund einer defekten Batterie oder einer falsch dimensionierten Batterie bezüglich des Ladegerätes, beispielsweise durch eine zu niedrige Zeilenzahl, zu hoch ist, erfolgt eine Beendigung des Ladevorganges. Zur Kontrolle des Ladestromes ist dem Analog-Digital-Wandler eine Anzeige parallel geschaltet, die den Ladestrom mehrstellig anzeigt. Eine derartige Anzeige erfolgt vorzugsweise im Ein-Sekunden-Takt.

Nach Trennung der Batterie vom Ladegerät bleibt der zuletzt geflossene Ladestrom in der Anzeige stehen, so daß eine nachträgliche Kontrolle möglich ist. Erfolgt während des Ladevorganges ein Netzausfall, so schaltet sich der Ladeschalter nach Wiederkehr des Netzes automatisch wieder ein. Ebenso kann durch eine Taste der Ladevorgang unterbrochen werden. Durch ein erneutes Betätigen der Taste kann der Ladevorgang wieder eingeschaltet werden. Durch Kontrollampen können die jeweiligen Zustände des Ladevorganges angezeigt werden, beispielsweise das Ladeende durch eine grüne Kontrollampe, die laufende Ladung durch eine rote Kontrollampe und die Abschaltung der Ladung durch Überstrom mittels einer gelben und der grünen Kontrolllampe Sobald die Batterie nach Beendigung des Ladevorganges vom Ladegerät getrennt wird, erlischt die Anzeige des Ladestromes. Der Ladevorgang wird nach 5 Sekunden automatisch eingeschaltet, wenn eine Barterie mil den Klemmen des Ladegerätes verbunden wird.

Parallel zu der voranstehend beschriebenen Anordnung iäuft eine Zeitschaltung, die auf 14 Stunden programmiert ist Diese Zeitschaltung ist als Sicherheitsabschaltung gedacht, wenn aus irgendwelchen Gründen die Ladekontrollschaltung versagen sollte.

Die Zeitschaltung bewirkt ein Trennen der Batterie vom Ladegerät nach 14 Stunden, wobei die Stromver sorgung dieser Zeitschaltung aus der Batteriespannung erfolgt, so daß der Zustand bei Netzausfall nicht verändert wird. Während der Zeit eines eventuellen Netzausfalles Iäuft die Zeitschaltung jedoch nicht weiter, sondern beginnt erst wieder nach Rückkehr der Netzspannung. Wenn der Fall eintritt, daß die Zeitschaltung den Ladevorgang beendet, signalisiert eine gelbe Kontrollampe diesen Vorgang, der auf die Notwendigkeit der Überprüfung der Batterie hinweist.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel fur das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens und

Fig. 2 ein zu Fig. 1 entsprechendes Blockschaltbild.

Die an einem Shunt gemessene und dem Strom proportionale Gleichspannung wird einem Siebverstärker 1 zugeführt. Der Siebverstärker 1 verstärkt gleichzeitig die McSspannüng auf einen Wert, den ein Spannungsfrequenzwandler 2 zum Steuern benötigt (»VCO« in F i g. 2). Der Nullabgleich des Siebverstärkers 1 wird mit einem Potentiometer 70 vorgenommen. Der Verstärkungsfaktor des Siebverstärkers 1 ist auf »50« festgelegt. Bei maximaler Eingangsspannung wird die maximal benötigte Spannung für den Spannungsfrequenzwandler 2 mit einem Potentiometer 71 eingestellt. Eine Pegelanpassung an das Massepotential der gesamten Logik wid mit einem Transistor vorgenommen. Die dem Strom proportionale Frequenz wird über ein Gatter 41 drei Drei-Dekaden-Vorwärts-Rückwärts-Zählern 17,18,19 zugeführt (»Vorwärts-Rückwärts-Zähler«).

Die gesamte Schaltung wird durch das Anlegen der Batteriespannung und Stabilisierung auf einen geeigneten Wert durch eine Zenerdiode 83 automatisch durch einen Schmitt-Trigger 28 gestartet.

Die Stabilisierung der Zenerdiodenspannung wird durch eine Knnstantstramschaltung erreicht, die beim Ausführungsbeispiel aus einem Transistor 74, Widerständen 75 und 77 sowie einer Zenerdiode 76 gebildet ist. Die Verzögerung von ca. 5 Sekunden wird durch einen Widerstand 85 und einen Kondensator 84 bewirkt (»Einschaltverzögerung und Programmstart«). Da sichergestellt sein muß, daß bei kurzzeitigem Unterbrechen der Stromversorgung der Schmitt-Trigger 28 mit der gleichen Verzögerung funktioniert, wird der Kondensator 84 durch eine Diode 86 entladen. Nach Ablauf der Verzögerung liegt am Ausgang des Schmitt-Triggers 28 //-Potential an einem Gatter 63 an. Ein Speicher-Flip-Flop 27 hat, da es mit dem Schmitt-Trigger 28 beim Einschalten zu Null gesetzt wird, am Ausgang ebenfalls //-Potential. Das L-Potential am Ausgang des Gatteis 63 schaltet einen Transistor 64 durch, der einen Optokoppler 26 ansteuert Ebenfalls wird ein Transistor 87 durchgesteuert, der wiederum einen Optokoppler 12 ansteuert Der Optokoppler 26 überträgt das Signal an einen Transistor 65 und steuert ihn durch. Der Ausgang des Optokopplers 12 steuert einen Schmitt-Trigger 47 so an, daß der Ausgang //-Potential hat und setzt das Speicher-Flip-Flop 27 für den Stoppbefehl zu Null (»Start-Stopp-Speicher«). Der Ausgang des Speicher-Flip-FIop 27 nimmt dabei //-Potential an. Der Ausgang eines Schmitt-Triggers 46 geht auf Z-Potential. Alle mit ihm verbundenen Punkte sind als Masterreset für sämtliche Zähler geschaltet Mit L-Potential am Ausgang des Schmitt-Triggers 46 startet der Programmzähler über ein Gatter 33 (»Programmzähler«). Der Programmzähler setzt sich aus Zählern 5,6,7,8,9,10 zusammen. Als Zeitnormal dient die Netzfrequenz, die über eine

Sekundärwicklung eines Transformators 72 am Gattereingang eines Schmitt-Triggers 68 ansteht. Der Programmzähler ist auf 20 Minuten Periodendauer programmiert. Nach 20 Minuten geht der Ausgang des Zählers 10 auf //-Potential und wartet auf die positive Flanke des Zählers 7, der die Meßzeit darstellt. Beide Signale riehen am Eingang eines Gatters 34 an. Der Ausgang des Gatters 34 liegt am Eingang eines Gatters 42 und steuert ein Umschalt-Flip-Flop 14 mit der negativen Flanke nach Ende der Meßzeit an. Der erste Zähler des Drei-Dekaden-Vorwärts-Rückwärts-Zählers 17 wird mit dem //-Potential, das zu Beginn der Meßzeit an einem Inverter 43 ansteht, freigegeben. Der zweite Eingang des Gatters 41 hat vorher, da der Ausgang eines Gatters 49 auf /.-Potential liegt, über einem Inverter 44 //-Potential.

Der Zähler 17 zählt nun im Vorwärtstakt max. 999 Impulse. Mit der negativen Taktflanke am Gatter 42 wird der Zähler 17 wieder gesperrt und das Umschalt-Flip-Flop 14 gekippt, und zwar nach Ende der Meßzeit von 1 see. Nach weiteren 20 Minuten, wenn der Ausgang des Gatters 42 zu Beginn der Meßzeit auf //-Potential geht, wird der Zähler 17 wieder freigegeben und zählt den Zählerstand aller drei Zähler 17, 18, 19 mit der neuen, dem Strom proportionalen Frequenz rückwärts. Hierbei ergibt sich folgendes:

Die Zähler 18 und 19 sind über Gatter 51, 52 so programmiert (»Differenzprogrammierung«), daß sich nur bei Nullstand dieser beiden Zähler 18,19 am Ausgang der Gatter 51,52 //-Potential ergibt. Wenn also im ersten Meßtakt 999 Impulse gezählt werden, so sind diese beiden Zähler 18,19 nur dann Null, wenn mindestens 990 Impulse rückwärts gezählt wurden. Erreicht der Zählerstand, was gegen Ende der Ladung der Fall sein wird, den Wert von 996 Impulsen beim Rückwärtszählen, erhält der Zähler 17, der über ein Gatter 50 und einen Inverter 45 auf »3« programmiert ist, am Ausgang des Gatters 50 //-Potential.

Da beim Rückwärtszählen der Ausgang des Umschalt-Flip-Flop 14 //-Potential hat, wird dieser Zustand als Und-Bedingung an dem Gatter 49 erkannt. Der Ausgang des Gatters 49 geht auf //-Potential und sperrt über den Inverter 44 das Gatter 41, so daß weitere Zählimpulse, wenn die Zähldifferenz beim Rückwärtszählen Null werden würde, unwirksam werden. Der Ausgang des Gatters 49 geht nach Ende der Meßzeit wieder auf L-Potential, weil mit der negativen Taktflanke der Meßzeit am Gatter 42 das Umschalt-Flip-Flop 14 zurückgekippt wird. An einem Zähler 20 wird der Impuls erkannt und gezählt (»Nachladezeit«). Mit dem Umschalten des Umschalt-Flip-Flop 14 wird ein Monoflop 15 getriggert und die Zähler 17,18, 19 über Inverter 40 auf Null gesetzt.

Aus dem Vorhergesagten ergibt sich folgendes:

Solange der zweite Meßwert eines Meßzyklus zum ersten Meßwert kleiner ist, so daß die Differenz von drei Impulsen nicht erreicht wird, kann am Zähler 20 nicht gezählt werden, da sich der Ausgang des Gatters 49 nicht verändert. Wenn aber die Differenz zwischen zwei Meßintervallen drei Impulse erreicht oder gar noch kleiner wird, ändert sich der Ausgang des Gatters 49 und wird vom Zähler 20 registriert. Dieser Vorgang stellt sich insbesondere bei Ladeende ein, wo zwischen zwei Meßintervallen die Differenz sogar zu Null werden kann. Da zuvor durch das /.-Potential des Masterreset auch der Eingang eines Gatters 55 L-Potential erhält, wird der Ausgang des Gatters 55 einen Transistor 66 durchsteuern und damit ein Relais 69 betätigen, womit der Ladungsvorgang erhalten wird. Eine Leuchtdiode 81 signalisiert den Zustand »Ladung läuft«.

Der Ausgang des Zählers 20 hat (so lange nicht zwei Zählimpulse durch die Zustandveränderung des Gatters 49 gewählt werden) L-Potential und liegt an einem Gatter 53 an und über den Ausgang auch an einem Gatter 54, dessen Ausgangspotential //-Potential ist und am Gatter 42 die Und-Bedingung für die fortlaufende Messung übeir die gesamte Ladezeit ermöglicht.

Wenn durch den Zähler 20 Gleichheit des Stromes über zwei Meßzyklen gezählt wird, geht der Ausgang auf //-Potential und verändert über das Gatter 53 die Bedingung des Gatters 54 so, daß der Ausgang des Gauers 54 zu L-Potential geht und damit die Und-Bedingung am Gatter 42 entfällt. Hiermit wird das Meßprogramm abgeschaltet (»Meßprogramm Stop«). Eine Leuchtdiode 82 leuchtet auf und zeigt »Ladung beendet« an. Das //-Potential am Ausgang des Gatters 53 bewirkt über ein Gatter 55 das Sperren des Transistors 66 und damit das Abschalten des Relais 69. Die Leuchtdiode 81 »Ladung läuft« erlischt.

Das Beenden der Ladung wird durch die Leuchtdiode 82 angezeigt. Eine Taste 78 bewirkt ein Unterbrechen des Ablaufs, indem der Eingang eines Schmitt-Triggers 48 auf !,-Potential gelegt wird und der Schmitt-Trigger ein Speicher-Flip-Flop 13 zu Null setzt. Damit entlallt die Uncl-Bedingung Tür den Schmitt-Trigger 46. wodurch der Ausgang //-Potential annimmt und somit alle Zähler zu Null setzt. Das sich ergebende //-Potential des Masterreset steht also auch am Eingang des Gatters 55 (Oder-Funktion) und bewirkt das Abschalten des Transistors 66 und damit des Relais 69. Die Leuchtdiode 81 »Ladung läuft« erlischt hierbei. Durch erneutes Betätigen der Taste 78 verändert sich der Zustand des Speicher-Flip-Flops 13, wodurch der Ausgang des Gatters auf L-Potential geht und das Starten des Programmes bewirkt. Wenn nach 20 Minuten die Drei-Dekaden-Vorwäns-Rückwärtszähler (17,18,19) mehr als 999 Impulse zählen, wird ein Speicher-Flip-Flop 21 angesteuert und gekippt. Der Ausgang des Speicher-Flip-Flops 21 liegt am Eingang des Gatters 53 (Oder-Funktion), das den Eingang des Gatters 55 steuert und ebenfalls ein Abschalten des Transistors 66 und damit des Relais 69 bewirkt (»Überstromerkeiinung«). Hierbei erlischt die Leuchtdiode 81 »Ladung läuft« und die Leuchtdiode 82 »Ladung beendet« sowie eine Leuchtdiode 79 »Überstrom« leuchten auf. Da bei Überstrom ein Defekt vorliegen muß, ist das Speicher-Flip-FIop 21 nur zu löschen, wenn die Batterie vom Ladegerät getrennt wird.

Die Sicherheitsabschaltung (14-Stunden-Verzögerungsschaltung; »14 h Sicherheitsabschaltung«) besteht aus einem Schmitt-Trigger 22, Zählern 23, 24. 25 und Gattern 56,57,58,59,60,61. Die aus dem Netz abgeleitete Frequenz wird von einer Sekundärwicklung des Transformators 72 am Schmitt-Trigger 22 verarbeitet. Die rechteckformigen Zählimpulse steuern den Zähler 23 an, der durch das Gatter 56 auf Ein-Sekunden-Takt programmiert ist Der Ausgang des Gatters 57 setzt nach Eneichen von einer Sekunde den Zähler 23 auf Null. Das Zählereignis wird vom Eingang des Zähiers 24 aufgenommen, der durch das Gatter 58 auf 20 Minuten programmiert ist In gleicher Weise steuert der Ausgang des Gattisrs den Eingang des Zähiers 25, der durch das Gatter '60 auf das Gatter 42 programmiert ist; durch das Gatter 61 wird das Speicher-Flip-FIop 27 angesteuert. Der Ausgang des Speicher-Fiip-Flops 27 liegt am Eingang des Gatters 63 und hat //-Potential. Der Ausgang eines Inverters 62, dessen Eingang mit dem Ausgang

des Gaiters 63 verbunden ist, hat ebenfalls //-Potential und liegt an den Gattern 57,59, 61 an. Wenn das Speicher-Flip-Flop 27 nach Ablauf der Verzögerungszeit von 14 Stunden seinen Zustand am Ausgang ändert, ändert sich der Ausgang des Inverters 62 zu /^Potential und unterbricht das Zählen der gesamten Verzögerungsschaltung. Gleichzeitig wird der Transistor 64 gesperrt und dadurch wiederum der Optokoppler 26. Der Optokoppler 26 seinerseits sperrt einen Transistor 65. und das Relais 69 fällt ab. Eine Leuchtdiode 80 zeigt die Sicherheitsabschaltung an.

Die Stromversorgung der voranstehend beschriebenen Anordnung erfolgt ausschließlich aus der Batteriespannung und ist unabhängig von der Versorgung durch Netzspannung. Fällt die Netzspannung jedoch aus, so wird, da die Netzfrequenz als Zeit-Normal benutzt wird, der Ziihlvorgang für die Ausfalldauer unterbrochen. Nach Wiederkehr der Netzspannung zählt die Verzögerungsschaltung weiter. Den Vnrwärts-Rijr.kwärts-Zählern 17. 18, 19 ist ein 3'/2Stelliges Display 29, 30, 31, 32 parallelgeschaltet (»3'/2Stelliger Display«). Die Eingangsfrequenz steht am Eingang eines Gatters 38 und wird nach einer Und-Bedingung am Eingang des Displays 32 gezählt. Ein Display (z. B. 32) besteht in diesem Fall aus Zähler, Decoder, Treiber und einem 7stelligen Anzeigeelement. Während des Zählvorganges des Displays 29,30,31,32 wird die Anzeige über einem Gatter 37 und 36 unterbrochen. Der Eingang des Gatters 37 ist über Inverter 87 mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 46 verbunden. Dadurch wird erreicht, daß die Und-Bed i ngung für das Gatter 37 nur dann vorliegt, wenn die Batterie angeschlossen ist. Die Bedingung für die Dunkeltastung des Displays 29,30,31,32 während des Zählens erfolgt über einen Transistor 88, der vom Gatter 37 angesteuert wird. Der Sekunden-Taktgeber 7 liegt ebenfalls an einem Gatter 35 an. Dessen Ausgang steuert mit der positiven Taktflanke ein Monoflop 16 an und liegt außerdem als Und-Bedingung am Gatter 38 an. Die positive Taktflanke bewirkt, daß das Monoflop 16 einen kurzen Löschimpuls an das Display 29,30,31,32 abgibt und für den neuen Zählvorgang eines jeden Zähltaktes die internen Zähler zu NvIl setzt.

	Bezugszeichenlsite
1	Siebverstärker
2	Spannungsfrequenzwandler
3	Festspannungsregler
4	Festspannungsregler
5	Zähler
6	Zähler
7	Zähler
8	Zähler
9	Zähler
10	Zähler
11	Monoflop
12	Optokoppler
13	Speicher-Flip-Flop
14	Umschalt-Flip-Flop
15	Monoflop
16	Monoflop
17	Zähler
18	Zähler
19	Zähler
20	Zähler
21	Speicher-Flip-Flop
22	Schmitt-Trigger
23	Zähler

24 Zähler

25 Zähler

26 Optokoppler

27 Speicher-Flip-Flop 28 Schmitt-Trigger

29 Display

30 Display

31 Display

32 Display ίο 33 Gatter

34 Gatter

35 Gatter

36 Gatter

37 Gatter 38 Gatter

39 Gatter

40 Inverter

41 Gatter

42 Gatter 43 Inverter

44 Inverter

45 Inverter

46 Schmitt-Trigger

47 Schmitt-Trigger 48 Schmitt-Trigger

49 Gatter

50 Gatter

51 Gatter

52 Gatter 53 Gatter

54 Gatter

55 Gatter

56 Gatter

57 Gatter 58 Gatter

59 Gatter

60 Gatter

61 Gatter

62 Inverter 63 Gatter

64 Transistor

65 Transistor

66 Transistor

67 Transistor

68 Schmitt-Trigger

69 Relais

70 Potentiometer

71 Potentiometer

72 Transformator 73 Transistor

74 Transistor

75 Widerstand

76 Zenerdiode

77 Widerstand 78 Taste

79 Leuchtdiode

80 Leuchtdiode

81 Leuchtdiode

82 Leuchtdiode 83 Zenerdiode

84 Kondensator

85 Widerstand

86 Diode

87 Transistor 88 Transistor

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beendigung des Ladevorganges einer mit fallendem Strom und mit stabilisierter Spannung aufzuladenden Akkumulatorenbatterie, bei dem die Ladestromstärke in vorgegebenen Zeitintervallen gemessen und die Differenz jeweils zweier aufeinanderfolgender Meßergebnisse als Abschaltkriterium gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen oder Unterschreiten einer vorgegebenen, positiven und von Null verschiedenen Mindestdifferenz zwischen zwei Meßergebnissen ein Impuls gespeichert wird und daß bei einer mindestens zweimal unmittelbar hintereinander erfolgten Speicherung eines Impulses der Ladevorgang beendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene LadestromstäVke jeweils in hrsjulse umgeformt wird, die in einem Zähler in jeweils zwei zeitlich beabstandeten kurzzeitigen Meßintervallen zur Bildung der Differenz verarbeitet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßergebnis des unmittelbar beim Einschalten fließenden Ladestromes unterdrückt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des vorgegebenen Zeitintervalles zwischen zwei Meßintervallen und/ou^a,r die vorgegebene Mindestdifferenz einstellbar sind.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurcngekennzeichnet, daß bei Auftreten einer negativen Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßergebnissen infolge eines Stromanstieges der Ladevorgang unmittelbar beendet wird.