DE2637640A1 - Batterieladegeraet - Google Patents

Description

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Case EPS 162 Dr.-Ing. Ernst Sommerfeld

Brit. Änm. Wr. 34611/75 Dr. Dieter ν. Bezold

vom 20. August 1975 DIpI.- Ing. Pfiter Schütz

. DIpI.-Ing. Wolfgang Hausier

8 München 8ö, Postfach 860668

CHLORIDE GROUP LIMITED London (Großbritannien)

Batterieladegerät

Die Erfindung betrifft ein automatisches Batterieladegerät mit einer Abschaltschaltung, welche die Beendigung eines Ladevorgangs einleitet.

Es sind bisher viele Vorschläge gemacht worden, wie man eine Batterieladung automatisch beenden kann, wenn die Batterie vollgeladen ist.

In der GB-PS 1 097 451 der gleichen Anmelderin ist ein Ladegerät beschrieben, bei welchem die Einleitung der Ladungsbeendung von der Geschwindigkeit des Ansteigens der Batteriespannung abhängig ist und insbesondere dann bewirkt wird, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit absinkt, weil die Batterie allmählich vollgeladen ist. In dem erwähnten Fall wird ein Spannungsanstieg überwacht, der innerhalb einer vorbestimmten Zeit auftritt. In der britischen Patentanmeldung Nr. 8591/74

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(deutsche Patentanmeldung P 25 08 395.8) ist eine Anordnung mit einer Spannungsvergleichsschaltung beschrieben, welche eine Bezugsspannung mit einem sich mit der Batteriespannung verändernden Kontrollsignal vergleicht, wobei die Bezugsspannung wiederholtermaßen um einen Schritt gegenüber der Kontrollspannung vergrößert wird, wenn letztere die Bezugsspannung überschreitet, und wobei die Beendigung des Ladevorgangs eingeleitet wird, wenn das Zeitintervall zwischen derartigen Schritten einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Gemäß der Erfindung weist ein automatisches Batterieladegerät, das mit einer Einrichtung zur Beendigung eines Ladevorgangs, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit eines sich mit der Batteriespannung ändernden Kontroisignals unter einen vorgegebenen Wert abfällt, einen spannungsgesteuerten Impulsgenerator auf, der durch das Kontrollsignal im Sinne der Erzeugung eines Impulszuges gesteuert wird, dessen Wiederholfrequenz sich mit dem Kontrollsignal ändert, sowie eine Anordnung zur Einleitung des Ladungsendes in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit der Wiederholfrequenz, wenn diese nämlich unter einen vorbestimmten Wert abfällt. '

Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält das Ladegerät einen in beiden Richtungen zählenden Zähler, welchem die Impulszüge zum Aufwärtszählen und Abwärtszählen abwechselnd für Zählperiodenpaare einander zugeordneter Dauer zugeführt werden, und eine Anordnung zur Einleitung des Ladungsendes in Abhängigkeit vom Zählstand, der aus solchen Impulszügen resultiert.

Bei einer bevorzugten Anordnung wird so ein Impulszug dem Zähler zugeführt, der in einer ersten Richtung von einem Anfangszählwerfc (beispielsweise O) während einer ersten vorbestimmten Periode zu zählen beginnt, und anschließend wird ein anderer Impulszug dem Zähler in entgegengesetzter Zählrichtung zugeführt, und zwar während einer zweiten Zeitperiode, die etwas

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kürzer als die erste ist, und wenn der Zähler am Ende der zweiten Zeitperiode nicht auf seinen anfänglichen Zählwert (also etwa O) zurückgekehrt ist, dann wird die Ladebeendigungsanordnung in Tätigkeit gesetzt. Zwischen den Zählperioden eines Paares kann ein Zeitintervall liegen, welches viele Male so groß sein kann, wie eine Zählperiode, beispielsweise kann die erste Zählperiode (Aufwärtszählen) 120 Sekunden dauern, dann kann ein 30-minutiges Intervall dazwischenliegen, währenddessen der Zählwert gespeichert wird, und anschließend wird 115 Sekunden lang abwärtsgezählt.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung enthält das Gerät statt des AufwärtsZählers zwei Zähler, die beide in abwechselnden Intervallen in derselben Richtung zählen, und eine Digitalvergleichsschaltung, welche diese Zählwerte vergleicht. In diesem Fall kann die Dauer aufeinanderfolgender ZählIntervalle dieselbe sein.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann der spannungsgesteuerte Impulsgenerator in abwechselnden Intervallen unterschiedlich vorgespannt werden, so daß er bei einer gegebenen Steuerspannung Impulse leicht unterschiedlicher Frequenz liefert. Wiederum kann hierbei die Dauer aufeinanderfolgender Abtastintervalle dieselbe sein.

Der spannungsgesteuerte Impulsgenerator kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. In einer zweckmäßigen Ausführungsform enthält er einen Operationsverstärker mit einem Rückführungskondensator, der überbrückt werden kann, wenn das Ausgangs-, signal auf einen bestimmten Wert ansteigt, so daß eine Sägezahnschwingung erzeugt wird, deren Frequenz mit der Steuerspannung variiert. Vorzugsweise wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers über eine Differenzierschaltung geführt, so daß ein Signal in Form kurzer Impulse entsteht.

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Die Erfindung läßt sich in verschiedener Weise realisieren, im folgenden wird sie jedoch anhand eines speziellen Ladegerätes zur Ladung von Blei-Säure-Batterien beschrieben; hierbei handelt es sich jedoch nur um ein in den beiliegenden Zeichnungen dargestelltes Anwendungsbeispiel. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 zusammen ein Blockschaltbild des Ladegerätes und

Fig. 3 die genauere Darstellung eines Teils der innerhalb der gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellten Schaltung.

Die allgemeinen Prinzipien des Ladegerätes sind in weiteren Einzelheiten in der britischen Patentanmeldung Nr. 8591/74 (deutsche Patentanmeldung P 25 08 395.8) beschrieben. In Kurzfassung erläutert arbeitet das Ladegerät aufgrund der Erscheinung, daß bei Verwendung einer einfachen Ladeschaltung die Anstiegsgeschwindigkeit der Batteriespannung während des letzten Teils der Ladung geringer wird. Das Ladegerät ist so ausgelegt, daß die Ladung beendet wird, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit der Batteriespannung unter einen vorbestimmten Wert abfällt. Da die Anstiegsgeschwindigkeit der Batteriespannung während des anfänglichen Teils der Aufladung auch unter diesem Wert liegen kann, ist das Ladegerät so konstruiert, daß es einen Unterschied zwischen der Anfangsphase und der Endphase der Ladung macht, indem es unterscheidet, ob die Batteriespannung oberhalb eines Wertes von 2,35 Volt pro Zelle (im Fall einer Blei-Säure-Batterie) liegt oder nicht, und die Ladung solange fortsetzt, selbst wenn die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung unterhalb des vorbestimmten Wertes liegt, wie die Batteriespannung unterhalb von 2,35 Volt pro Zelle liegt.

Die wesentlichen Merkmale der Schaltung seien nun kurz anhand der Blockdarstellung der Fig. 1 und 2 erläutert, ehe weiter mit Bezug auf Fig. 3 einzelne Teile erläutert werden.

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Die Ladeschaltung enthält Wechselspannungsnetzanschlüsse 1, von welchen aus Wechselspannung über einen Schalter 2 zu einer Transformator- und Gleichrichterschaltung 3 gelangt, welche Gleichstrom an die Klemmen 4 liefert, von denen dieser über Verbindungskabel 5 zu einer Batterie 6 fließt. Steuerschaltungen erhalten Stromzufuhr und Spannungssignale von der Batterie 6 über die Ladeklemmen 4. Stromzufuhr erfolgt von den Netzklemmen auch zu einer Netzspannungskompensationsschaltung 27 und zu zwei Anzeigelampen 37, 38 sowie einem Relais 7, welches ein Paar isolierter Kontakte zur Wechselspannungsanschaltung an die Betätigungsspule des Schalters 2 aufweist. Ein weiteres Eingangssignal wird von der Sekundärwicklung des Ladetrarsformators abgeleitet und einem Spannungsverdoppler 35 zugeführt, der eine erhöhte Gleichspannung an die Ladeklemmen 4 liefert, um die Einheit 3 abzuschalten, wenn die Batterie 6 abgeklemmt wird.

Wenn die Batterie an die Ladeklemmen 4 angeschlossen wird, dann erhalten die Schaltungen der Steuerlogik von ihr eine praktisch konstante Spannung Vs über eine Stabilisierungsschaltung 36, so daß sie zu arbeiten beginnen. Ein Tor30 bestimmt, ob die Batteriespannung oberhalb des Äquivalentwertes von 1,8 Volt pro Zelle (im Falle eines Bleiakkus) für die Anzahl von Zellen, für welche das Ladegerät gedacht ist, liegt. Liegt die Spannung niedriger als 1,8 Volt pro Zelle, dann schaltet die Einheit 3 nicht ein. Liegt die Spannung dagegen über 1,8 Volt pro Zelle, dann kann zunächst eine durch die Schaltung 12 bestimmte Anfangsverzögerung vergehen, nach deren Beendigung das Gerät einschaltet. Dies erfolgt, wenn das Anfangsverzögerungssignal 9 vom Eingang des Tores 8 verschwindet, dessen Ausgangssignal dann ansteigt und das Relais 7 sowie die Lampe 37 einschaltet.

Während des Aufladevorgangs wird ein Netzspannungskompensationssignal 26, das von der Schaltung 27 geliefert wird, von einem Batteriesignal 25 in einer Summierschaltung 24 abgezogen, wo-

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bei ein Steuersignal 23 entsteht. Dieses Steuersignal wird einem spannungsgesteuerten Oszillator 13 zugeführt, der einen Impulszug erzeugt, dessen Frequenz direkt proportional der Steuerspannung 23 ist, sofern er nicht durch noch zu beschreibende Signale abgeschaltet ist. Ein solches Abschaltsignal wird für eine Dauer von etwa 2 Minuten zwischen Intervallen von ca. 30 Minuten vom Oszillator entfernt. Die 30-Minuten-Intervalle werden durch einen Langzeitzähler 15 bestimmt, der von einem Taktgenerator 16 mit konstanter Frequenz während des gesamten Ladevorgangs angesteuert wird. An seinem Ausgang Q13 entsteht alle 30 Minuten ein Impuls, der eine Verriegelungsschaltung 14 betätigt, durch welche der spannungsgesteuerte Oszillator 13 freigegeben wird.

Die Dauer jedes aktiven Intervalls des Oszillators 13 wird durch einen Kurzzeitzähler 18 bestimmt, der von einem Taktgenerator 19 angesteuert wird. Der Taktgenerator 19 wird durch ein Signal von der Verriegelungsschaltung 14 gesperrt, wenn der Oszillator 13 ebenfalls gesperrt wird. Wenn die Verriegelungsschaltung 14 so eingestellt wird, daß der Oszillator schwingt, dann beginnt der KurzZeitzähler'18 Taktimpulse vom Taktgenerator 19 zu zählen. Nach etwa 2 Minuten (oder etwas weniger) erreicht der Kurzzeitzähler 18 seinen maximalen Zählwert und kehrt nach 0 zurück, und zu diesem Zeitpunkt wird ein Rückstellimpuls zur Verriegelungsschaltung 14 abgegeben, so daß sowohl der Oszillator 13 als auch der Taktgenerator gesperrt werden, bis die Verriegelungsschaltung 14 3O Minuten später wiederum durch ein Signal vom Langzeitzähler 15 eingestellt wird.

Die von dem spannungsgesteuerten Oszillator 13 erzeugten Impulse werden dem Zähleingang eines Aufwärts/Abwärts-Zählers 17 zugeführt. Der Langzeitzähler 15 liefert ebenfalls Steuersignale zum Aufwärts/Abwärts-Zählen an den Zähler 17, der auf diese Weise veranlaßt wird, während jeder zweiten Betriebsperiode des Oszillators 13 aufwärtszuzählen und während der

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-7-dazwischenliegenden Betriebsperioden abwärtszuzählen.

Das Steuersignal für die Aufwärts- und Abwärtszählung, welches von dem Lagnzeitzähler 15 geliefert wird, dient auch zur Veränderung der Frequenz des Taktgenerators 19, so daß die liiederholfrequenz der Impulse beim Abwärtszählen etwas höher als beim Aufwärtszählen ist. Auf diese Weise wird die Dauer der Abwärtszählperiode verringert; sie kann eine Minute und 55 Sekunden im Gegensatz zu 2 Minuten Aufwärtszähldauer betragen. Da die vom spannungsgesteuerten Oszillator 13 erzeugten Impulse mit einer Wiederholfrequenz auftreten, welche direkt proportional zur Steuerspannung ist, bedeutet ein Unterschied der Zänlperioden, daß - unter der Annahme, daß der Zähler 17 vor Beginn des Zählens den Zählerstand O hat - der Zähler nur dann am Ende der folgenden Abwärtszählung auf O zurückgekehrt ist, wenn die Steuerspannung um etwa 4,2% in dem 30-Minuten-Intervall, in dem die beiden Zählungen stattfinden, angestiegen ist. Für den Fall, daß der Zähler auf O zurückgekehrt ist, wobei angezeigt ist, daß ein Spannungsanstieg aufgetreten ist, wird der Ladevorgang fortgesetzt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 13 wird gesperrt, sobald der Zähler 17 bei einer Abwärtszählung auf O zurückkehrt, so daß er nicht unterhalb O zählen kann und fertig für die nächste Aufwärtszählung ist.

Kehrt der Zähler 17 dagegen am Ende einer Abwärtszählung nicht auf den Zählwert O zurück, dann wird der Ladevorgang beendet. Zur Feststellung eines solchen Zustandes, werden die Aufwärts/ Äbwärts-Steuersignale, ein Signal von der ζeitbestimmenden Verriegelungsschaltung 14 und ein Nullwertzählsignal tdhi Zähler 17 in einem Tor 20 verknüpft, welches ein Signal 10 an das Tor 8 liefert, so daß das Relais 7 und die Lampe 37 abgeschaltet werden und der Ladevorgang beendet wird. Gleichzeitig schaltet das Signal 1O die Lampe 38 an und sperrt den Taktgenerator 16, so daß das Ladegerät in diesem Zustand verbleibt, bis die Batterie 6 abgetrennt wird.

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Die Anstiegsgeschwindigkeit der Kontrollspannung 23 während einer anfänglichen Phase der Ladung kann so gering sein, daß der Zähler 17 am Ende einer Abwärtszählung während dieser Ladephase nicht auf Null zurückkehrt. Dies würde zu einer vorzeitigen Beendigung der Ladung führen, und daher werden die Zähler 15, 17 und 18 am Zählstand O gehalten, bis die Batteriespannung über 2,35 Volt pro Zelle angestiegen ist. Dieser Zustand wird durch ein Tor 31 festgestellt, welches dann ein Sperrsignal von der Leitung 4O entfernt, die zu einem Anfangsrücksteller 21 führt, der seinerseits ein Rückstellsignal erzeugt, bis das Sperrsignal 40 verschwindet. Das Rückstellsignal wird den Rückstelleingängen der Zähler 15, 17 und 18 zugeführt.

Die Ladung wird auch beendet, wenn der Zähler 17 seinen maximalen Zählerstand erreicht und damit anzeigt, daß die Kontrollspannung 23 außerhalb des Zählbereichs des Zählers 17 geraten ist. Unter diesen Umständen wird ein Maximumzählsignal über eine Leitung 11 dem Tor 8 zugeführt, um den Ladezustand zu beenden und den spannungsgesteuerten Oszillator 13 zu sperren, so daß das Ladegerät in diesem Zustand verbleibt, bis die Batterie 6 abgetrennt wird.

Es sind auch Maßnahmen getroffen, um sicherzustellen, daß die Zähler 15, 16 und 17 nicht arbeiten, wenn dem Ladegerät keine Netzspannung zugeführt wird. Dazu ist ein Netzspannungsprüfer 29 an die Anfangsrückstellschaltung 21 über eine Leitung 28 angeschlossen und stellt sicher, daß die Zähler solange nicht anlaufen können, bis die Netzspannung anliegt, und daß sie neu zu zählen anfangen, wenn die Netzspannung unterbrochen war.

Wenn irgendwann während der Aufladung die Batterie abgetrennt wird, steigt die Spitzenspannung an den Ladeklemmen infolge der vom Spannungsverdoppler 35 zugeführten Spannung auf über 3,4 Volt. Auf diesen Zustand spricht ein Tor 33 an, das eine

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Triggerschaltung 34 ansteuert, die die Anfangsverzögerungsschaltung 12 erneut in Betrieb setzt. Das Anfangsverzögerungssignal 9 erscheint vAederum am Tor 8 und läßt das Relais 7 abfallen, so daß der Schalter 2 öffnet und das Ladegerät abschaltet.

Es seien nun einige Teile der Schaltung in größeren Einzelheiten im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben. Die übrigen Teile der Schaltung sind größtenteils üblich, sofern eine genauere Erläuterung gewünscht wird, sei auf die bereits erwähnte britische Patentanmeldung Nr. 8591/74 (deutsche Patentanmeldung P 25 08 395.8) verwiesen, welche im wesentlichen bezüglich dieser Teile identisch ist und eine genauere Erläuterung beinhaltet.

Wie oben erwähnt, werden die Signale 10 und 11 an das Tor 8 angelegt, das das Relais 7 steuert. Während des Ladevorgangs bleiben beide Signale im Zustand ¹¹O". Das Signal 10 wechselt zum Zustand "1", um die Ladung zu beenden, wenn die Ladeklemmenspannung über 2,35 Volt pro Zelle liegt und der Anstieg der Batteriespannung bzw. des Steuersignals 23 in einem 30-Minuten-Intervall weniger als etwa 4,2% beträgt. Das Signal 11 wechselt zum Zustand "1", um die Ladung zu stoppen, wenn der Zählbereich des Aufwärts/Abwärts-Zählers 17 überschritten wird.

Die Steuerspannung oder das Steuersignal 23 stellt die algebraische Summe des Spannungsprüfwerts einer 3-zelligen Batterie und eines gleichgerichteten und geglätteten Prüfwerts der Netzwechselspannung dar. Diese beiden Prüfwerte werden in der Summierschaltung 24 addiert. Die Batteriespannung wird über einem Spannungsteiler abgenommen, der Widerstände R1 und R40 bis R43 umfaßt, die gewichtet sind, so daß sich ein Wert von 20 kOhm pro Zelle ergibt. Der Netzspannungskompensationsprüfwert wird von einer Hilfssekundärwicklung 52 des Transformators 50 (auch in Fig. 3 gezeigt) gewonnen. Dieser Netzspannungsprüf wert wird

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mit Hilfe einer Diode D5 einweggleichgerichtet und mittels eines Kondensators C8 geglättet. Die Polarität der Gleichrichtung ist so gewählt, daß die Netzkompensationsspannung eine dem Batteriespannungsprüfwert entgegengesetzte Polarität besitzt. Die Netzkompensationsspannung ist über Widerstände R38, R39 und einen einstellbaren Widerstand VR3 an den 3-Zellen-Abtast- oder Prüfpunkt am Batteriespannungsteiler geführt. Der von der Netzkompensationsspannung in den unteren Spannungsteilerwiderständen R42, R43 hervorgerufene Strom fließt in der entgegengesetzten Richtung zu dem in diesen Widerständen von der Batteriespannung herrührenden Strom. Daher wird der Spannungsabfall über den Widerständen R42, R43, der die Steuerspannung liefert, um einen Betrag reduziert, der vom Wert der Sekundärspannung des Transformators 50 und der Einstellung des einstellbaren Widerstands VR3 abhängt. Die Steuerspannung wird anfangs für eine spezielle Batterie und Netzspannung von 2,6 Volt pro Zelle bzw. 230 Volt auf 4,5 Volt eingestellt. Ein Kondensator C9 bewirkt eine Glättung der Steuerspannung.

Der spannungsgesteuerte Oszillator 13 ist ein Kipp- oder Sägezahnoszillator, der aus einem als Integrator geschalteten Operationsverstärker 65 und einem ünijunctiontransistor 66, der als Kippelement wirkt, besteht. Das Steuersignal 23 wird an den Operationsverstärker über einen Eingangswiderstand VR5, der zur Veränderung der Frequenz des Oszillators eingestellt werden kann, angelegt. Solange bis der Ünijunctiontransistor 66 zündet, erscheint über einem Rückkopplungs-Zeitgeberkondensator C20 eine linear ansteigende Spannung. Die Eingangsseite des Kondensators wird in der Nähe des Massepotentials gehalten, während die linear ansteigende Spannung an der Ausgangsseite ins Negative geht» Der Emitter und die Basis 1 des Unijunctiontransistors 66 sind über den Kondensator C20 geschaltet, während dessen Basis 2 an V angeschlossen ist, so daß der Unijunctiontransistor 66 durchschaltet und den Kondensator C20 entlädt, wenn die Spannung über dem Kondensator C20 die Spitzenspannung des Unijunctiontransistors 66 erreicht. Am Ausgang des

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Oszillators 13 wird in diesem Moment daher eine steile positive Flanke erzeugt, die mit Hilfe eines RC-Netzwerks67 differenziert wird, so daß sich ein kurzer positiver Taktimpuls ergibt, der an den Takteingang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 17 angelegt wird.

Die verschiedenen Abschaltsignale, die an den Oszillator 13 angelegt werden, vermindern das Potential an der Basis 2 des Unijunktiontransistors 66 auf nahezu Erdpotential, so daß der Transistor ständig eingeschaltet bleibt und den Kondensator C2O kurzschließt. Wie oben erwähnt, wird das Hauptabschaltsignal von der Verriegelungsschaltung 14 erzeugt, die ein Paar von NAND-Gliedern enthält. Die Setzsignale für die Verriegelungsschaltung 14 werden vom Ausgang Q13 des Langzeitzählers 15 abgenommen, bei dem es sich um einen 14-stufigen Binärzähler handelt. In Abständen von etwa 30 Minuten erscheinen ins Negative gehende übergänge am Ausgang Q13, die über eine Leitung 72 zu einem RC-Differenziernetzwerk 77 übertragen werden, so daß die Setzeingangsspannung der Verriegelungsschaltung 14 von ihrem Normalwert 9 Volt vermindert und die Verriegelungsschaltung gesetzt wird. Positive übergänge schalten die Verriegelungsschaltung nicht.

Sobald die Verriegelungsschaltung 14 gesetzt wurde, beginnt der Taktgenerator 19 zu arbeiten und schaltet den Kurzzeitzähler 18. Der Taktgenerator 19 ist grundsätzlich ein einfacher programmierbarer ünijunctiontransistoroszillator mit einem Zeitgeberkondensator C21 und einem einstellbaren Zeitgeberwiderstand VR6. Damit der Taktgenerator während der Perioden, während der ein Zählen nicht erforderlich ist, abgeschaltet werden kann, ist ein Transistor Tr22 über dem Zeitgeberkondensator C21 geschaltet und wird mit Hilfe eines Signals von der Verriegelungsschaltung 14 immer dann eingeschaltet, wenn sich die Verriegelungsschaltung im Rückstell- oder Rücksetzzustand befindet. Damit die Frequenz des Taktgenerators 19 während der Abwärtszählperioden leicht erfüllt werden kann, ist zur

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Speisung des Zeitgeberkondensators C21 ein weiterer einstellbarer Zeitgeberwiderstand VR7 angeschlossen. Dieser Widerstand ist über eine Sperrdiode D10 mit dem Ausgang Q14 des Langzeitzählers 15 verbunden, so daß, wenn der Zählerausgang hoch liegt, die Widerstände VR6 und VR7 parallelgeschaltet sind, während durch den Widerstand VR7 kein Strom fließen kann, wenn der Zählerausgang auf niedrigem Potential liegt. Der Ausgang Q14 des Langzeitzählers 15 steuert auch den Aufwärts/Abwärts-Zählsteuereingang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 17. Da der Ausgang Q14 seinen Zustand bei jedem ins Negative gehenden übergang des Ausgangs Q13 ändert, erfolgen aufeinanderfolgende Zählungen des Zählers 17 in entgegengesetzten Richtungen, während die Frequenz des Taktgenerators beim Abwärtszählen etwas höher ist.

Der Kurzzeitzähler 18 ist ein 10-stufiger Binärzähler, so daß, wenn der Taktgenerator 19 etwa 8 Impulse pro Sekunde erzeugt, der Ausgang Q10 des Zählers etwa 2 Minuten nach dem Zählstart einen negativen übergang erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird über ein RC-Differenziernetzwerk 78, das dem Netzwerk 77 ähnlich ist, zum Rücksetzeingang der Verriegelungsschaltung 14 geleitet, so daß die Verriegelungsschaltung zurückgestellt und der Oszillator 13 und der Taktgenerator 19 erneut abgeschaltet werden, bis 30 Minuten abgelaufen sind.

Wie zuvor erwähnt, wird auf der Leitung 10 ein Signal zur Beendigung der Ladung erzeugt, falls der Aufwärts/Abwärts-Zähler 17 bei einer Abwärtszählung nicht nach 0 zurückkehrt. Dieses Signal wird von einem UND-Glied 20 erzeugt, das seine Eingangssignale von der Verriegelungsschaltung 14, der Aufwärts/ Abwärts-Steuerleitung 70 und dem Nullwert-Zählausgangssignal des Aufwärts/Abwärts-Zählers 17 erhält.

Wie ebenfalls bereits erwähnt, wird der Oszillator 13 abgeschaltet, wenn der Aufwärts/Abwärts-Zähler 17 bei einer Abwärtszählung 0 erreicht. In diesem Fall wird das Abschaltsigna] von einem NAND-Glied 82 erzeugt, das als Eingangssignale das

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Aufwärts/Abwärts-Zählsignal und das Nullwert-Zählsignal erhält. Der Oszillator wird außerdem von einem Maximalwert-Zählsignal vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 17 abgeschaltet, welches über einen Inverter 83 zugeführt wird. Alle drei Abschaltsignale werden über Dioden D11 bis D13 an die Basis 2 des Unijunctiontransistors 66 angelegt. Die Dioden verhindern, daß eine niedrige Spannung an der Basis 2 über die Abschaltleitungen zurückgeliefert wird.

Der Taktgenerator 16, der den Langzeitzähler 15 treibt, ist ebenfalls grundsätzlich ein einfacher programmierbarer ünijunctiontransistoroszillator. Damit der Oszillator abgeschaltet werden kann, wenn eine Ladung beendet wurde, ist ein Transistor Tr25 über den Zeitgeberkondensator C22 des Oszillators geschaltet und wird eingeschaltet, wenn das Beendigungssignal 10 erscheint. Der Taktgenerator 16 liefert etwa 4 Impulse pro Sekunde, so daß der Langzeitzähler 15 in etwa einer Stunde einen vollen Zyklus durchläuft.

Der Anfangsrücksteller 21 besteht aus einer RC-Kombination, die eine Ausgangsspannung liefert, welche unmittelbar nach dem Auftreten der Spannung V bei 0 beginnt, jedoch ziemlich schnell auf 9 Volt ansteigt, solange die Netzspannung vorhanden ist und die Batteriespannung über etwa 2,35 Volt pro Zelle liegt. Diese Ausgangsspannung wird an die Rückstell- oder Rücksetzeingänge der Zähler 15, 17 und 18 angelegt und stellt diese zurück, solang die Spannung unter etwa 3 Volt liegt,läßt sie jedoch zählen, sobald die Rückstellspannung über etwa 6 Volt steigt. Wenn jedoch die Netzspannung nicht vorhanden ist, was durch den Netzspannungsprüfer 29 angezeigt wird, oder wenn die Batteriespannung geringer als 2,35 Volt pro Zelle ist, dann wird das Rückstellsignal solange verlängert, solange eine dieser Bedingungen vorhanden ist. Die Verlängerung ist beim Fehlen der Netzspannung erforderlich, damit die Steuerspannung bzw. das Steuersignal 23 verursacht, daß die Frequenz des Oszillators 13 so hoch steigt, daß der Aufwärts/Abwärts-Zähler 17

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-14-andernfalls den maximalen Zählstand erreicht.

Der Netzspannungsprüfer 29 besteht aus einem Widerstand R37, der den Zeitgeberkondensator C11 des Änfangsrückstellers 21 über: eine Diode D6 überbrückt. Die Diode ist normalerweise mittels einer von der Hilfssekundärwicklung 52 des Transformators 5O über eine Diode D4 angelegte und mittels eines Kondensators C7 geglättete Spannung in Sperrichtung vorgespannt. Bei einem Ausbleiben der Netzspannung wird die Diode D6 in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß die öberbrückungswirkung des Widerstands R37 für den Zeitgeberkondensator C11 auftritt und ein Anstieg der Rückstellspannung gestoppt wird.

Das Signal auf der Leitung 4O wird in ähnlicher Weise über eine Diode Ό9 an den Zeitgeberkondensator C11 angelegt. Die Dioden D6 und D9 verhindern, daß eine niedrige Spannung auf der Leitung 71 zurück an den Kondensator Cl oder die Leitung 4O geliefert wird.

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Claims (12)

1. -15-Patentansprüche

   / 1) Automatisches Batterieladegerät mit einer Abschaltschaltuner für die Beendigung eines Ladevorgangs, wenn die Geschwindigkeit des Anstiegs eines sich mit der Batteriespannung ändernden Steuersignals unter einen bestimmten Wert fällt, ge kennzeichnet durch einen spannungsgesteuerten Impulsgenerator (13), der vom Steuersignal (23) gesteuert wird und eine Impulskette erzeugt, deren Wiederholfrequenz mit dem Steuersignal variiert, sowie durch eine Einrichtung zum Einleiten der Abschaltung als Antwort darauf, daß die Geschwindigkeit der Änderung der Wiederholfrequenz unter einen bestimmten Wert fällt.
2. 2) Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsgesteuerte Oszillator (1.3) einen Operationsverstärker (65) mit einem Rückkopplungskondensator (C2O) und eine Einrichtung (66) aufweist, die den Rückkopplungskondensator kurzschließt, wenn das Ausgangssignal auf einen bestimmten Wert ansteigt, damit eine Sägezahnwelle erzeugt wird, deren Frequenz mit der Steuerspannung variiert.
3. 3) Batterieladegerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Differenzierschaltung (67), über die das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (65) geführt wird, um ein Signal in der Form kurzer Impulse zu erzeugen.
4. 4) Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Aufwärts/Abwärts-Zähler (17), durch eine Einrichtung zum Anlegen von Zügen dieser Impulse an den Aufwärts/Abwärts-Zähler abwechselnd für Paare von Zählperioden, deren Dauer in einem Verhältnis steht, in der Aufwärts-Zählweise und der Abwärts-Zählweise, und durch Einrichtungen zum Einleiten der Abschaltung abhängig vom Zählstand, der von diesen Paaren von Impulszügen herrührt.

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5. 5) Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3 und Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum unterschiedlichen Vorspannen des spannungsgesteuerten Impulsgenerators (13) in abwechselnden Intervallen zur Erzeugung von Impulsen leicht unterschiedlicher Frequenz bei einer gegebenen Steuerspannung, wobei die Dauer aufeinanderfolgender Zählintervalle die gleiche ist.
6. 6) Batterieladegerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Anlegen eines Impulszuges an den Aufwärts/ Abwärts-Zähler (17) zum Zählen in einer ersten Richtung von einem Anfangszählstand (z.B. O) für eine erste vorbestimmte Periode und danach zum Anlegen eines anderen Impulszuges an den Zähler in der entgegengesetzten Richtung für eine zweite Periode, die etwas kürzer als die erste ist und zum Freigeben der Abschaltschaltung, wenn der Zähler am Ende der zweiten Periode nicht auf seinen Anfangszählstand zurückgekehrt ist.
7. 7) Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei Zähler, die beide in derselben Richtung in abwechselnden Intervallen zählen, und durch einen Digitalvergleicher, der die Zählstände vergleicht, wobei die Dauer aufeinanderfolgender Abtastintervalle die gleiche ist.
8. 8) Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Intervall zwischen den Zählperioden eines Paares vorhanden ist.
9. 9) Batterieladegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Intervalls ein Vielfaches der Zählperiode ist.
10. 10) Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Steuersignal auch mit der der Transformator- und Gleichrichterschaltung (3) zugeführten Speisespannung ändert.

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11. 11) Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beendigung des Ladevorgangs abhängig davon, daß die Änderungsgeschwindigkeit unter einen gegebenen Wert fällt, verhindert wird, bis die Batteriespannung über einen bestimmten Wert steigt.
12. 12) Batterieladegerät nach Anspruch 11 für die Ladung von Bleisäurebatterien, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Wert der Spannung 2,35 Volt pro Zelle beträgt.

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