DE2653171A1 - DEVICE FOR CHARGING A BATTERY - Google Patents
DEVICE FOR CHARGING A BATTERYInfo
- Publication number
- DE2653171A1 DE2653171A1 DE19762653171 DE2653171A DE2653171A1 DE 2653171 A1 DE2653171 A1 DE 2653171A1 DE 19762653171 DE19762653171 DE 19762653171 DE 2653171 A DE2653171 A DE 2653171A DE 2653171 A1 DE2653171 A1 DE 2653171A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- battery
- voltage
- differentiating circuit
- output voltage
- charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
- H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
- H02J7/007184—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Aufladen einer nach- oder wiederaufladbaren Batterie. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Gerät zum Aufladen einer luftdicht abgeschlossenen, nachladbaren Batterie, das auf einen aufgeladenen Zustand der Batterie anspricht und dann das Aufladen der Batterie einstellt.The invention relates to a device for charging a rechargeable or rechargeable battery. In particular concerns the invention an improved device for charging an airtight, rechargeable battery, which is on a charged state of the battery responds and then stops charging the battery.
Ein bekanntes Gerät zum Aufladen einer luftdicht abgeschlossenen, wiederaufladbaren Batterie, das auf einen aufgeladenen Zustand der Batterie anspricht und automatisch das Aufladen der Batterie einstellt, weist einen parallel zur Batterie geschalteten Spannungsteiler zum Feststellen derA well-known device for charging a hermetically sealed, rechargeable battery, which is on a charged State of the battery responds and automatically stops charging the battery, has a parallel to Battery switched voltage divider to determine the
-709822/0770-709822/0770
BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG. 4 030 448 (BLZ 200800 00) · POSTSCHECK: HAMBURQ 147807-200 · TELEGRAMM: SPECHTZIES BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG. 4 030 448 (BLZ 200800 00) POST CHECK: HAMBURQ 147807-200 TELEGRAM: SPECHTZIES
Klemmenspannung der Batterie, einen Schwellenwertdetektor zum Feststellen eines vorbestimmten Schwellenwertniveaus, das als kennzeichnend für einen aufgeladenen Zustand der Batterie ausgewählt wurde, und eine Steuerschaltung auf, die auf das Feststellen des Schwellenwertes anspricht, den Ladestrom beendet oder ihn von einem Schnellauflademodus zu einem Pufferauflademodus verändert.Terminal voltage of the battery, a threshold detector for detecting a predetermined threshold level, which has been selected as indicative of a charged state of the battery, and a control circuit on, which is responsive to the detection of the threshold, terminates the charging current or converting it from a quick charge mode changed to a buffer charging mode.
Ein derartiges Batterieladegerät weist das Problem auf, daß das oben beschriebene Schwellenwertniveau, das als kennzeichnend für den aufgeladenen Zustand der Batterie ausgewählt wird oder auszuwählen ist, nicht notwendigerweise mit dem Zustand verbunden ist, in dem die Batterie vollständig aufgeladen ist. Dies wird nun anhand der Fig. 2 näher beschrieben. Diese zeigt eine LadtHägspannungskennlinie A, eine Ladungsmengenkennlinie B und eine Spannungskennlinie C einer Spannung zum Feststellen des aufgeladenen Zustande, wie sie sich bei dem erfindungsgemäßen Gerät ergibt, was im nachfolgenden ausführlicher beschrieben wird. Die in Fig. 2 dargestellten Kennlinien ergeben sich bei einer alkalischen Batterie oder Akkumulator, wie etwa einer Nickel-Cadmium-Batterie. Aus Fig. 2 und insbesondere .aus den Kennlinien A und B ist ersichtlich, daß ein Zeitpunkt ti, an dem die Ladungsmengenkennlinie B in den gesättigten Zustand übergeht, zeitlich nach einem Zeitpunkt t2 liegt, an dem die Ladespannungskennlinie A ein Maximum oder einen Scheitelwert a der Kennlinie A durchläuft.. In Anbetracht der Tatsache, daß die Ladespan-Such a battery charger has the problem that the above-described threshold level, which is characteristic is selected or to be selected for the charged state of the battery, not necessarily with is connected to the state in which the battery is fully charged. This will now be described in more detail with reference to FIG. This shows a LadtHäg voltage characteristic curve A, a Charge amount characteristic B and a voltage characteristic C of a voltage for determining the charged state as they are in the case of the device according to the invention, what follows is described in more detail. The characteristics shown in FIG. 2 result from an alkaline battery or an accumulator such as a nickel-cadmium battery. From Fig. 2 and in particular from the characteristics A and B it can be seen that a point in time ti at which the charge quantity characteristic B goes into the saturated state, temporally after a point in time t2 at which the charging voltage characteristic A passes through a maximum or a peak value a of the characteristic curve A. In view of the fact that the loading span
709822/0770709822/0770
nungskennlinie A vor dem Scheitelwert a ansteigt und nach diesem abfällt, wird bei einem bekannten automatischen Batterieladegerät eine vorbestimmte Schwellenwertspannung V1 festgestellt, die im, eine größere Steigung aufweisenden ansteigenden Teil der Kennlinie A ausgewählt wird. Wie aus Fig. 2 leicht ersichtlich ist, liegt ein Zeitpunkt t3, an dem die vorbestimmte Schwellenwertspannung V1 festgestellt wird, vor dem Zeitpunkt t2, an dem die Kennlinie A den Scheitelwert a erreicht. Beim Vergleich der beiden Kennlinien A und B hinsichtlich der Zeitbeziehung der Zeitpunkte ti, t2 und t3 ist leicht ersichtlich, daß das bekannte automatische Batterieladegerät in der Hinsicht nachteilig ist, daß der aufgeladene Zustand der Batterie festgestellt wird, wenn die Ladungsmengenkennlinie einen Wert erreicht hat, der niedriger ist als der Sättigungswert der Ladungsmenge.voltage characteristic A rises before the peak value a and falls after this, in a known automatic battery charger a predetermined threshold voltage V1 determined, which is selected in the rising part of the characteristic curve A, which has a greater slope. How out As can be easily seen from FIG. 2, there is a point in time t3 at which the predetermined threshold value voltage V1 is established before the time t2 at which the characteristic curve A reaches the peak value a. When comparing the two characteristics A and B with regard to the time relationship of the instants ti, t2 and t3, it is easy to see that the known automatic Battery charger is disadvantageous in that the charged state of the battery is detected when the Charge quantity characteristic has reached a value which is lower than the saturation value of the charge quantity.
Es ist auch ein Gerät bekannt, bei dem ein Zeitrelais vorgesehen ist, das auf die zum Zeitpunkt t3 erhaltene Schwellwertausgangsspannung anspricht, die der vorbestimmten Schwellenwertspannung V1 entspricht. Das Zeitrelais ist so beschaffen, daß es eine Zeitdauer t3 - t2 so bestimmt, daß ein Zeitrelaisausgangssignal zum, dem Scheitelwert der Ladespannungskennlinie entsprechenden Zeitpunkt t2, an dem die Schwellenwertspannung äußerst schwierig festzustellen ist, erhalten wird, wodurch der Ladevorgang in einem Zustand eingestellt wird, in dem die Ladungsmengenkennlinie einen größeren Wert erreicht hat oder die Batterie viel mehr aufgeladenA device is also known in which a timing relay is provided which is responsive to the received at time t3 Threshold output voltage responds, which corresponds to the predetermined threshold voltage V1. The timing relay is like that arranged to determine a period of time t3-t2 so that a timing relay output signal at the time t2 corresponding to the peak value of the charging voltage characteristic at which the Threshold voltage is extremely difficult to determine is obtained, whereby the charging is stopped in a state in which the charge amount characteristic is larger Has reached value or the battery has been charged much more
709822/0770709822/0770
wurde. Bei diesem Gerät ist jedoch ein ZeitSteuermechanismus oder eine Zeitgeberschaltung erforderlich, durch die das Gerät teuer wird. Im Hinblick auf die an sich verschiedenartigen Batterien ist es erforderlich, daß das Aufladen der Batterie bei einer niedrigeren durchschnittlichen Ladungsmenge eingestellt wird, um das Überladen oder übermäßige Aufladen bei solchen Batterien zu vermeiden, die schneller als andere aufgeladen werden können. Daraus ergibt sich der weitere Nachteil, daß es im Durchschnitt schwierig ist, verschiedenartige Batterien so aufzuladen, daß jede Batterie individuell so voll als möglich aufgeladen wird. Ein weiterer Grund dafür, warum eine von einem Zeitgeber erhaltene Zeitdauer nicht länger gewählt werden kann, besteht darin, daß, wenn eine Batterie mit einer relativ großen restlichen Elektrizitätsmenge über eine durch einen Zeitgeber bestimmte Zeitdauer hinweg aufgeladen wird, die Batterie übermäßig aufgeladen v/erden kann.became. In this device, however, there is a timing control mechanism or a timer circuit which makes the device expensive. With regard to the inherently diverse Batteries require that battery charging at a lower average amount of charge is set to avoid overcharging or overcharging to avoid using batteries that can be charged faster than others. This results in the further disadvantage, that it is difficult, on average, to charge different types of batteries so that each battery is individually so full charged as possible. Another reason why a time period obtained from a timer is no longer chosen is that when a battery with a relatively large amount of remaining electricity has a is charged by a timer for a specified period of time, the battery may become overcharged.
Ein weiteres, sich bei einem herkömmlichen automatischen Batterieladegerät ergebendes Problem besteht darin, daß eine nicht aktive Batterie mit dem herkömmlichen Gerät schwierig zu laden ist, da eine derartige Batterie eine höhere Ladespannungskennlinie in einem früheren Zustand des Ladevorgangs der Batterie zeigt. Eine nicht aktive bzw. völlig entladene Batterie kann als eine Batterie definiert werden, die beilkurzzeitigem Anlegen eines entsprechenden Lade- oder Prüfgerätes deutlich schwerer zu laden ist, einen deutlich niedrigeren Ladungswirkungsgrad aufweist, keine chemische Reaktion ergibt usw.Another problem that arises with a conventional automatic battery charger is that a Inactive battery is difficult to charge with the conventional device, since such a battery has a higher charging voltage characteristic shows in an earlier state of charging the battery. An inactive or completely discharged battery can be defined as a battery that can be used with the brief application of a corresponding charger or test device is significantly harder to load, a significantly lower one Has charging efficiency, does not result in a chemical reaction, etc.
709822/0770709822/0770
λολο
Das erfindungsgemäße Gerät zum Aufladen einer nach- oder wiederaufladbaren Batterie oder Akkumulator, das auf einen aufgeladenen Zustand der Batterie anspricht und dann das Aufladen einstellt, weist eine Gleichstromquelle, durch die der Batterie zu deren Aufladen eine Gleichspannung zugeführt wird, eine Differenzierschaltung, die mit der Batterie verbunden ist und die Klemmenspannung der Batterie differenziert, und eine mit der Gleichstromquelle und der Batterie verbundene Steuervorrich_tung auf, die auf eine differenzierte Ausgangsspannung der Differenzierschaltung anspricht und den von der Gleichstromquelle der Batterie zugeführten Ladestrom steuert und ihn im aufgeladenen Zustand der Batterie unterbricht. Vorzugsweise weist die Steuervorrichtung eine veränderbare Impedanz, die zwischen der Gleichstromquelle und der Batterie liegt und in Abhängigkeit von einem Steuersignal einen größeren Impedanzwert aufweist, und eine Niveaudetektorschaltung zur Feststellung der differenzierten Ausgangsspannung an einem vorbestimmten Niveau auf, die mit der Differenzierschaltung verbunden ist und, bei Feststellen des aufgeladenen Zustandes der Batterie, ein Steuersignal für die veränderbare Impedanz liefert. Im allgemeinen zeigt die Kennlinie der von der Differenzierschaltung erhaltenen differenzierten Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Zeit eine Kurve mit abfallender Tendenz, bei der bis zum vollständigen Aufladen der Batterie zuerst ein Tiefpunkt und dann ein Hochpunkt auftritt. Dabei wird das vorbestimmte Niveau kleiner als der Tiefpunkt der differenzierten Spannung gewählt.The device according to the invention for charging a rechargeable or rechargeable battery or accumulator that on responds to a charged state of the battery and then ceases charging, has a DC power source through which is fed to the battery to charge it with a DC voltage, a differentiating circuit connected to the battery is connected and differentiates the terminal voltage of the battery, and one to the DC power source and the battery connected control device which responds to a differentiated output voltage of the differentiating circuit and controls the charge current supplied to the battery by the direct current source and adjusts it when the battery is charged interrupts. Preferably, the control device has a variable impedance between the direct current source and the battery is and has a larger impedance value in response to a control signal, and a level detector circuit to determine the differentiated output voltage at a predetermined level that corresponds to the Differentiating circuit is connected and, when determining the charged state of the battery, a control signal for provides the changeable impedance. In general, the characteristic curve shows the differentiated obtained from the differentiating circuit Output voltage as a function of time a curve with a decreasing tendency, in which up to the complete Charging the battery first a low point and then a high point occurs. The predetermined Selected level smaller than the lowest point of the differentiated voltage.
- 5 709822/0770 - 5 709822/0770
Demzufolge besteht eine wesentliche Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Gerät zum Aufladen einer nachladbaren Batterie oder Akkumulator zu schaffen, das, wenn die Batterie vollständig aufgeladen ist, die Aufladung der Batterie einstellt, ohne daß diese überladen wird.Accordingly, it is an essential object of the invention to provide an improved device for charging a rechargeable To create battery or accumulator that when the battery is fully charged, the charging of the Battery adjusts without overcharging it.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät zum Aufladen einer nachladbaren Batterie zu schaffen, das die Aufladung der Batterie einstellt, wenn diese vollständig aufgeladen ist, ohne daß irgendwelche Zeitgebervorrichtungen verwendet werden.Another object of the invention is to provide a device for charging a rechargeable battery, which stops charging the battery when it is fully charged without any timer devices be used.
Eine weitere wichtige Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Gerät zum Aufladen einer nachladbaren Batterie zu schaffen, das auf einen voll aufgeladenen Zustand von Batterien mit verschiedenartigen Ladespannungskennlinien derart anspricht, daß das Aufladen der Batterie eingestellt wird, ohne daß diese überladen wird. Eine weitere wichtige Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Gerät zum Aufladen einer nachladbaren Batterie zu schaffen, mit dem eine nicht aktive Batterie in einen voll aufgeladenen Zustand aufgeladen werden kann.Another important object of the invention is to provide an improved device for charging a rechargeable To create battery that is based on a fully charged state of batteries with different charging voltage characteristics is responsive to stop charging the battery without overcharging it. Another An important object of the invention is to provide an improved device for charging a rechargeable battery that allows an inactive battery to be recharged to a fully charged state.
Weiterhin besteht eine wesentliche Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Gerät zum Aufladen einer nachladbaren Batterie zu schaffen, das auf einen aufgeladenen Zustand der Batterie derart anspricht, daß es die Aufladung der BatterieFurthermore, an essential object of the invention is to provide an improved device for charging a rechargeable To provide a battery which is responsive to a charged condition of the battery such that it can charge the battery
- 6 709822/0770 - 6 709822/0770
einstellt, ohne daß dieser Vorgang durch Veränderung der Umgebungstemperatur negativ beeinflußt wird.adjusts without this process being adversely affected by changes in the ambient temperature.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Spannungsteiler mit der Batterie zum Aufteilen der Klemmenspannung der Batterie verbunden und weist die Steuervorrichtung eine mit der Gleichstromquelle und der Batterie verbundene veränderbare Impedanz, die bei Auftreten eines Steuersignals einen größeren. Impedanzwert aufweist, undIn a preferred embodiment of the invention, a voltage divider is connected to the battery for dividing the Terminal voltage of the battery connected and has the control device connected to the DC power source and the battery connected variable impedance, which increases when a control signal occurs. Has impedance value, and
eine mit der Differenziervorrichtung und dem pannungsteiler verbundene Niveau-Detektorschaltung zum Feststellen der Differenzspannung zwischen der differenzierten Ausgangsspannung und der Ausgangsspannung am Spannungsteiler auf einem vorbestimmten Niveau auf, um den aufgeladenen Zustand der Batterie festzustellen und ein Steuersignal für die veränderbare Impedanz zu liefern. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß eine relativ große Steigungsänderung dann auftritt, wenn die Batterie gerade vollständig aufgeladen ist. Damit ist eine genaue Feststellung des aufgeladenen Zustande der Batterie mit einem gegenüber dem Stand der Technik einfachen Gerät möglich.one with the differentiator and the voltage divider connected level detector circuit for detecting the differential voltage between the differentiated output voltage and the output voltage at the voltage divider at a predetermined level to reflect the charged state of the Determine battery and provide a control signal for the variable impedance. According to the invention it was found that a relatively large change in slope occurs when the battery is just fully charged. This means that an exact determination of the charged state of the battery is easier than in the prior art Device possible.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Gleichrichtervorrichtung mit der Differenzierschaltung und der Steuervorrichtung verbunden, um die differenzierte Ausgangsspannung gleichzurichten, wodurch eine genauere Feststellung des aufgeladenen Zustande der Batterie erreichtIn a further embodiment of the invention, a rectifier device is provided with the differentiating circuit and connected to the control device to rectify the differentiated output voltage, thereby providing a more accurate Determination of the charged state of the battery achieved
- 7 709822/0770 - 7 709822/0770
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin in der Differenzierschaltung eine Vorrichtung zum Verstellen des Niveaus der differenzierten'Ausgangsspannung vorgesehen, wodurch eine genauere Feststellung desiaufgeladenen Zustands der Batterie erreicht wird.In a further preferred embodiment of the invention Furthermore, in the differentiating circuit there is a device for adjusting the level of the differentiated output voltage provided, whereby a more accurate determination of the charged state of the battery is achieved.
Demnach sieht die Erfindung ein Gerät zum Aufladen einer nachladbaren Batterie vor, das in Abhängigkeit von einem aufgeladenen Zustand der Batterie das Aufladen der Batterie beendet. Dabei ist die Batterie mit einer Gleichstromquelle über einen Schalttransistor verbunden, der wiederum vom Ausgangssignal einer Niveau-Detektorschaltung gesteuert ist, die das Niveau einer differenzierten Ausgangsspannung einer mit der Batterie verbundenen Differenzierschaltung an einem vorbestimmten Schwellenspannungswert der differenzierten Ausgangsspannung feststellt, der so gewählt wird, daß das Ausgangssignal der Niveau-Detektorschaltung dann erhalten wird, wenn die Batterie gerade vollständig aufgeladen ist, wodurch der Schalttransistor gesperrt oder weniger leitend gemacht wird, um einen der Batterie zugeführten Ladestrom zu beenden bzw. zu steuern.Accordingly, the invention provides a device for charging a rechargeable battery before, depending on a charged State of the battery the battery has stopped charging. This is where the battery is connected to a DC power source connected to a switching transistor, which in turn is controlled by the output signal of a level detector circuit, which the Level of a differentiated output voltage of a differentiating circuit connected to the battery at a predetermined Detects threshold voltage value of the differentiated output voltage, which is chosen so that the output signal the level detector circuit is obtained when the battery is just fully charged, which blocks the switching transistor or makes it less conductive, to terminate or control a charging current supplied to the battery.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben« Es zeigen:Embodiments of the invention are described in more detail with reference to the drawings.
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Gerätes;Fig. 1 is a schematic block diagram of the invention Device;
-S--S-
709822/0770709822/0770
Fig. 2 Kennlinien einer Batterieladungsspannung A und einer Ladungsmenge B, in Abhängigkeit von der Zeit,·Fig. 2 characteristics of a battery charge voltage A and a charge amount B, depending on the Time,·
Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;Figure 3 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention;
Fig. 4 verschiedene Kurvenpaare der Batterieladespannung und der Differenzierspannung, mit der restlichen Elektrizitätsmenge in der Batterie als Parameter;4 different pairs of curves for the battery charging voltage and the differential voltage, with the remaining amount of electricity in the battery as Parameter;
Fig. 5 eine Temperaturkennlinie E der festgestellten differenzierten Spannung an der Klemme der Differenzierschaltung im Vergleich mit einer ähnlichen Temperaturkennlinie F, die an einem parallel zur Batterie geschalteten Spannungsteiler bei einem bekannten Gerät erhalten wird;5 shows a temperature characteristic curve E of the determined differentiated voltage at the terminal of the differentiating circuit in comparison with a similar temperature characteristic curve F, which is applied to a voltage divider connected in parallel to the battery at a known device is obtained;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Figure 6 is a schematic diagram of another embodiment of the invention;
Fig. 7 eine Kennlinie der differenzierten Spannung der Ausführungsform nach Fig. 6 im Vergleich zu der, die bei der Ausführungsform ohne eine Niveau-Verstelldiode in der Differenzierschaltung erhalten wird;7 shows a characteristic curve of the differentiated voltage of the Embodiment according to FIG. 6 in comparison to that in the embodiment without a level adjusting diode is obtained in the differentiating circuit;
- 9 709822/0770 - 9 709822/0770
Fig. 8 Temperaturkennlinien der Diode 120 der Ausführungsform nach Fig. 6, wobei die verschiedenen Gleichrichterkennlinien bei verschiedenen Temperaturen dargestellt sindj8 shows temperature characteristics of the diode 120 of the embodiment according to FIG. 6, the various Rectifier characteristics are shown at different temperatures j
Fig. 9(a)Fig. 9 (a)
und 9(bj eine vergrößerte Teilansicht der Kennlinie der differenzierten Spannung im Bereich des Kreises nach Fig. 7 und eine dazu ähnliche Kennlinie, die die differenzierte Spannung mit eingefügter Diode 111 zeigt;and FIG. 9 is an enlarged partial view of the characteristic curve of FIG differentiated voltage in the area of the circle according to FIG. 7 and a characteristic curve similar thereto, which shows the differentiated voltage with inserted diode 111;
Fig. 10 veränderte Ausführungsformen der Differenzierschaltung 107 der Ausführungsform nach Fig. 6;FIG. 10 shows modified embodiments of the differentiating circuit 107 of the embodiment according to FIG. 6;
Fig. 11 ein Blockdiagramm einer veränderten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 11 is a block diagram of a modified embodiment of the invention;
Fig. 12 eine veränderte Ausführungsform der Differenzierschaltung 204 in der Ausführungsform nach Fig.11;12 shows a modified embodiment of the differentiating circuit 204 in the embodiment according to FIG. 11;
Fig. 13 ein Kurvendiagramm ähnlich dem in Fig. 2, wobei aber außerdem die Kennlinie der Spannungsdifferenz zwischen der Kennlinie der differenzierten Spannung und der Kennlinie der Spannung am Spannungsteiler dargestellt ist undFIG. 13 is a graph similar to that in FIG. 2, wherein but also the characteristic of the voltage difference between the characteristic of the differentiated Voltage and the characteristic curve of the voltage at the voltage divider is shown and
- 10 -- 10 -
709822/0770709822/0770
Fig. 14 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform, in der die in Fig. 11 dargestellte Ausführungsform verwendet wird.FIG. 14 is a schematic diagram of an embodiment in which the embodiment shown in FIG. 11 is shown is used.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Gerätes. Dieses weist eine Gleichstromquelle 1, die durch Gleichrichtung eines Wechselstromes von einer handelsüblichen Stromquelle mittels eines Transformators und einer Vollwellen-Gleichrichterschaltung eine konstante Gleichspannung am Ausgang liefert, und eine Schalteinrichtung 2 auf, die beide mit einer aufzuladenden, nachladbaren Batterie 3 in Reihe liegen. Das erfindungsgemäße Gerät weist weiterhin eine aus einer Reihenschaltung eines Kondensators 4 und eines Widerstands 5 bestehende Differenzierschaltung 6, die parallel zur Batterie geschaltet ist, und einen Schwellenwertdetektor 7 zum Feststellen des geladenen Zustands der Batterie auf, der in Abhängigkeit von der am Widerstand 5 abfallenden Spannung das Niveau der Spannung an einem vorbestimmten Schwellenwert feststellt, um die Schalteinrichtung 2 so zu steuern, daß sie entweder abgeschaltet oder weniger leitend wird.Fig. 1 shows a schematic block diagram of the invention Device. This has a direct current source 1, which by rectifying an alternating current from a commercially available A constant current source by means of a transformer and a full-wave rectifier circuit DC voltage supplies at the output, and a switching device 2, both of which have a rechargeable battery to be charged Battery 3 are in series. The device according to the invention also has a series connection of a capacitor 4 and a resistor 5 existing differentiating circuit 6, which is connected in parallel with the battery, and a Threshold detector 7 to determine the charged state of the battery, which depends on the on Resistor 5 dropping voltage determines the level of voltage at a predetermined threshold to the To control switching device 2 so that it is either switched off or less conductive.
Im Kurvenschaubild nach Fig. 2 sind die Kennlinien der Batterieladespannung und der Ladungsmenge der Batterie mit A und B gekennzeichnet, während die Kurve C die Kennlinie der differenzierten Spannung darstellt, die an der Ausgangsklemme 8 der Differenzierschaltung 6 nach Fig. 1In the graph according to FIG. 2, the characteristics of the battery charging voltage and the amount of charge of the battery are shown marked with A and B, while curve C represents the characteristic curve of the differentiated voltage that is applied to the Output terminal 8 of the differentiating circuit 6 according to FIG. 1
- 11 -- 11 -
709822/0770709822/0770
erhalten wird. Es ist hier darauf hinzuweisen, daß die Kennlinie C einen Scheitelwert oder Hochpunkt c1 und einen Tiefpunkt c2 aufweist, was gegenüber der üblichen Kennlinie der Differenzierschaltung 6 an sich, wie sie in Kurve D dargestellt ist, vollständig verschieden ist. Weiberhin ist daraus zu entnehmen, daß der Hochpunkt c1 der Spannungskennlinie C zeitlich dem Hochpunkt a der Batterieladespannungskennlinie A entspricht. Obwohl der Grund, warum die Spannungskennlinie C einen derartigen Scheitelwert d aufweist, nicht klar ist, wird angenommen, daß ein derartiger Scheitelwert c1 dadurch bewirkt wird, daß die Spannung an der Klemme 8 von der Kennlinie D angehoben wird, wenn die Spannung an der Differenzierschaltung 6 zusammen mit einem Anstieg an der Klemmenspannung der Batterie gemäß der Kennlinie A zunimmt und zusätzlich dazu der Spannungsabfall am Widerstand 5 auch wegen der Zunahme des durch die Differenzierschaltung 6 fließenden Stromes zunimmt.is obtained. It should be pointed out here that the Characteristic curve C has a peak value or high point c1 and a low point c2, which is compared to the usual characteristic curve the differentiating circuit 6 per se, as shown in curve D. is completely different. Weiberhin can be seen from this that the high point c1 of the voltage characteristic C corresponds in time to the high point a of the battery charging voltage characteristic curve A. Although the reason why the voltage characteristic C has such a peak value d is not clear, it is assumed that such a peak value c1 is thereby causes the voltage at terminal 8 to change from the characteristic D is raised when the voltage across the differentiating circuit 6 increases together with an increase in the terminal voltage of the battery according to the characteristic curve A and in addition in addition, the voltage drop across the resistor 5 due to the increase in the amount flowing through the differentiating circuit 6 Current increases.
Erfindungsgemäß wird die Schwellenwertspannung der Kennlinie C, die durch die oben beschriebene Detektorschaltung 7 festgestellt werden soll, als eine Spannung V3 gewählt, die niedriger ist als der Spannungswert V2 am oben beschriebenen Tiefpunkt c2. Weiterhin wird die Schalteinrichtung 2 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektorschaltung 7 abgeschaltet oder weniger leitend gemacht, wodurch die Aufladung der Batterie 3 eingestellt wird.According to the invention, the threshold voltage becomes the characteristic C to be detected by the detection circuit 7 described above is selected as a voltage V3 which is lower than the voltage value V2 on described above Low point c2. Furthermore, the switching device 2 is switched off as a function of the output signal of the detector circuit 7 or made less conductive, whereby the charging of the battery 3 is stopped.
- 12 -- 12 -
709822/0770709822/0770
Pig. 3 zeigt ein schematisch.es Diagramm einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei weist die Differenzierschaltung 6 eine Reihenschaltung aus Kondensator 4, Widerstand 5 und Diode Έ zum Verstellen des Spannungsniveaus auf. Die Detektorschaltung 7 besteht aus einem Differenzverstärker 9, einem Schmitt-Trigger 12 und einem steuerbaren Silicium-Gleichrichter oder Thyristor 15. Der Differenzverstärker 9 besteht aus einem Transistorpaar 10 und 11. Der Schmitt-Trigger besteht aus den Transistoren 13 und 14. Die Schalteinrichtung 2 besteht aus den direkt miteinander verbundenen Transistoren 16 und 17.Pig. 3 shows a schematic diagram of an embodiment the invention. The differentiating circuit 6 has a series circuit made up of a capacitor 4 and a resistor 5 and diode Έ to adjust the voltage level. The detector circuit 7 consists of a differential amplifier 9, a Schmitt trigger 12 and a controllable silicon rectifier or thyristor 15. The differential amplifier 9 consists of a pair of transistors 10 and 11. The Schmitt trigger consists of transistors 13 and 14. The switching device 2 consists of transistors 16 and 17 connected directly to one another.
Beim Betrieb dient der erste Transistor 10 des Differenzverstärkers 9 dazu, das oben beschriebene vorbestimmte Spannungsniveau V3 festzustellen, wodurch der erste Transistor 10 leitet und demgemäß der zweite Transistor 11 sperrt. Dann nimmt das Kollektorpotential des zweiten Transistors 11 zu und schaltet den ersten Transistor 13 des Schmitt-Triggers 12 ein, der wiederum den zweiten Transistor 14 abschaltet. Bei zunehmendem Kollektorpotential des Transistors 14 wird der Thyristor 15 leitend, so daß das Basispotential der die Schalteinrichtung 2 bildenden Transistoren 16 und 17 erniedrigt wird, wodurch die Schalteinrichtung 2 abgeschaltet wird. Die Diode 6 liegt in Reihe mit dem Kondensator 4 und dem Widerstand 5» wobei diese Bauteile die Differenzierschaltung 6 bilden, so daß die Spannung an der Serienschaltung aus Widerstand 5 und Diode 18 festgestellt werden kann.During operation, the first transistor 10 of the differential amplifier is used 9 to determine the predetermined voltage level V3 described above, whereby the first transistor 10 conducts and accordingly the second transistor 11 blocks. Then the collector potential of the second transistor 11 decreases and switches on the first transistor 13 of the Schmitt trigger 12, which in turn switches off the second transistor 14. When the collector potential of the transistor 14 increases, the thyristor 15 becomes conductive, so that the base potential of the Switching device 2 forming transistors 16 and 17 is lowered is, whereby the switching device 2 is switched off. The diode 6 is in series with the capacitor 4 and the resistor 5 »where these components make up the differentiating circuit 6 form so that the voltage at the series circuit of resistor 5 and diode 18 can be determined.
- 13 709822/0770 - 13 709822/0770
Die Diode 18 dient dazu, das Niveau der an der Klemme 8 der Differenzierschaltung 6 festzustellenden Spannung zu verstellen, ohne daß die Kennlinie C verschlechtert wird, wodurch die Feststellung des Schwellenwertniveaus mittels der Detektorschaltung 7 erleichtert wird.The diode 18 is used to measure the level of the terminal 8 of the To adjust differentiating circuit 6 to be determined voltage without the characteristic curve C is deteriorated, whereby the determination of the threshold level by means of the detector circuit 7 is facilitated.
Fig. 4 zeigt verschiedene Batterielade-Spannungskennlinien AO, A50, A70 und A100 und die Kennlinien CO, C50, C70 und C100 der differenzierten Spannung, wobei die restliche Elektrizitätsmenge in der Batterie als Parameter gewählt ist. Dabei bedeutet die Indexzahl den Prozentsatz der restlichen Elektrizitätsmenge, und zwar vom leeren Zustand "0" zum vollen Zustand "100". In Fig. 4 zeigt die Kennlinie A1 die LadeSpannungskennlinie einer nicht aktiven Batterie und die Kennlinie C die Kennlinie der differenzierten Spannung der gleichen nicht aktiven Batterie. Das von der Kennlinie CO der differenzierten Spannung erreichte minimale Spannungsniveau am Tiefpunkt liegt bei 0,115 V. Demnach wurde bei der dargestellten Ausführungsform die festzustellende Schwellenwertspannung mit 0,11 V gewählt.4 shows various battery charging voltage characteristics AO, A50, A70 and A100 and the characteristics CO, C50, C70 and C100 of the differentiated voltage, with the remaining amount of electricity in the battery being selected as a parameter. The index number means the percentage of the remaining amount of electricity from the empty state "0" to the full state "100". In FIG. 4, the characteristic curve A 1 shows the charging voltage characteristic curve of an inactive battery and the characteristic curve C shows the characteristic curve of the differentiated voltage of the same inactive battery. The minimum voltage level at the low point reached by the characteristic curve CO of the differentiated voltage is 0.115 V. Accordingly, the threshold voltage to be determined was selected to be 0.11 V in the embodiment shown.
Fig. 5 zeigt eine Temperaturkennlinie E der festgestellten differenzierten Spannung an der Klemme 8 im Vergleich zu einer ähnlichen Temperaturkennlinie F, die an einem parallel zur Batterie geschalteten Spannungsteiler bei einem bekannten Gerät erhalten wird. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Gerät viel weniger durch5 shows a temperature characteristic curve E of the determined differentiated voltage at the terminal 8 in comparison to a similar temperature characteristic curve F, which is applied to a voltage divider connected in parallel to the battery is obtained in a known device. From Fig. 5 it can be seen that the device according to the invention is much less by
- 14 709822/0770 - 14 709822/0770
die Veränderung der Umgebungstemperatur beeinflußt wird.the change in the ambient temperature is influenced.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese weist eine Gleichstromquelle 101 und eine aufzuladende nachladbare Batterie 106 auf, die mit der Gleichstromquelle 101 über eine Schalteinrichtung 105 verbunden ist. Die Gleichstromquelle 101 beT steht aus einem Vollwellen-Gleichrichter, dessen Eingang über einen Abwärtstransformator 102 mit einer Klemme einer handelsüblichen Stromquelle und dessen Ausgang mit einer positiven Sammelleitung 103 und einer negativen Sammelleitung 104 verbunden ist, die zusammen die Ladeleitung bilden. Die Schalteinrichtung 105 besteht aus einem in die positive Sammelleitung 103 eingefügten Schalttransistor. Die dargestellte Ausführungsform weist weiterhin eine Differenzierschaltung 107 und einen Spannungsteiler 108 auf, die jeweils parallel zur Batterie 106 geschaltet sind. Ein Transistor 112 ist mit der Differenzierschaltung 107 und dem Spannungsteiler 108 so verbunden, daß die Emitterelektrode des Transistors 112 mit dem Abgriff 110 des Spannungsteilers 108 und die Basiselektrode des Transistors 112 über eine Diode 111 mit der Ausgangskiemme 109 der Differenzierschaltung 107 verbunden ist. Der Transistor 112 ist vom PNP-Typ, und die Polarität des Emitterbasisübergangs und der Diodenübergang ist so gewählt, daß die Richtung vom Abgriff 110 des Spannungsteilers 108 zur Ausgangsklemme 9 der Differenzierschaltung 7 Durchlaßrichtung ist. Die dargestellte Ausführungsform weist6 shows a schematic representation of a further embodiment of the invention. This has a direct current source 101 and a rechargeable battery 106 to be charged, which is connected to the direct current source 101 via a switching device 105. The direct current source 101 be T consists of a full-wave rectifier whose input is connected via a step-down transformer 102 to a terminal of a commercially available power source and whose output is connected to a positive bus line 103 and a negative bus line 104, which together form the charging line. The switching device 105 consists of a switching transistor inserted into the positive bus line 103. The embodiment shown also has a differentiating circuit 107 and a voltage divider 108, which are each connected in parallel with the battery 106. A transistor 112 is connected to the differentiating circuit 107 and the voltage divider 108 so that the emitter electrode of the transistor 112 is connected to the tap 110 of the voltage divider 108 and the base electrode of the transistor 112 is connected via a diode 111 to the output terminal 109 of the differentiating circuit 107. The transistor 112 is of the PNP type, and the polarity of the emitter-base junction and the diode junction is chosen so that the direction from the tap 110 of the voltage divider 108 to the output terminal 9 of the differentiating circuit 7 is forward. The illustrated embodiment has
- 15 709822/0770 - 15 709822/0770
weiterin einen aus den direkt gekoppelten Transistoren 113 und 114 bestehenden Verstärker auf, der zwischen der positiven und negativen Sammelleitung 105 und 104 liegt. Der Eingang des Verstärkers und damit die Eingangselektrode des Transistors 113 ist mit der Kollektorelektrode des Transistors 112 verbunden , so daß der Transistor 113 dann leitend wird, wenn der Transistor 112 leitet. Die nachfolgende Stufe, der Transistor 114, arbeitet entgegengesetzt dazu. Der Eingang der Schalteinrichtung 105 und damit die Basiselektrode des Transistors 105 ist mit der negativen Sammelleitung 104 über einen steuerbaren Silicium-Gleichrichter oder Thyristor 115 verbunden, dessen GATE-Elektrode mit dem Ausgang des oben beschriebenen Verstärkers und damit mit der Kollektorelektrode des Transistors 114 verbunden ist. Die Anode des Thyristors 115 ist mit einem einen Kondensator 116 aufweisenden Filter verbunden, so daß der Thyristor 115 leitend bleibt, wenn er einmal in den leitenden Zustand gebucht wurde, wodurch der Schalttransistor 105 abgeschaltet wird und einen von der Gleichstromquelle 101 zur Batterie 106 gelieferten Ladestrom beendet. Eine lichtemittierende Diode (LED) 117 liegt parallel zum Thyristor 115, so daß die Diode 117 abgeschaltet wird, wenn der Thyristor eingeschaltet wird. Dadurch wird der Ladezustand der Batterie 106 angezeigt. Vorzugsweise weist die Differenzierschaltung 107 eine Diode 122 auf, um ein Entladen des Kondensators 118 zu verhindern. Die Schalter 123 und 124, die als Gruppenschalter jeweils parallel zum Thyristor 115 und zum Kondensator 118 geschaltet sind,further into an amplifier consisting of the directly coupled transistors 113 and 114, which is connected between the positive and negative manifold 105 and 104 is located. The input of the amplifier and thus the input electrode of the Transistor 113 is connected to the collector electrode of the transistor 112 connected, so that the transistor 113 then becomes conductive when the transistor 112 conducts. The next stage, transistor 114 operates in the opposite direction. The input of the switching device 105 and thus the base electrode of transistor 105 is connected to negative bus 104 via a controllable silicon rectifier or thyristor 115, whose GATE electrode is connected to the output of the above amplifier described and is thus connected to the collector electrode of transistor 114. The anode of the thyristor 115 is connected to a filter having a capacitor 116 so that the thyristor 115 remains conductive, once booked into the conductive state, thereby turning off the switching transistor 105 and one of the DC power source 101 to the battery 106 is stopped charging current. A light emitting diode (LED) 117 is in parallel to thyristor 115 so that diode 117 is turned off when the thyristor is turned on. This will the charge level of the battery 106 is displayed. The differentiating circuit 107 preferably has a diode 122 to to prevent the capacitor 118 from discharging. The switches 123 and 124, as group switches, each in parallel connected to thyristor 115 and capacitor 118,
- 16 709822/0770 - 16 709822/0770
stellen einen Startschalter dar. Die Differenzierschaltung 107 weist normalerweise den Kondensator 118 und einen in Reihe dazu geschalteten 'widerstand 119 auf, kann jedoch weiterhin noch eine dazu in Reihe geschaltete Diode 120 aufweisen, um das Spannungsniveau der differenzierten Ausgangsspannung an der Klemme 109 dadurch zu erhöhen, daß das Spannungsniveau entsprechend dem Wert der am Diodenübergang der Diode 102 abfallenden Durchlaßspannung verstellt wird. Kin Niederdrücken des Startschalters schließt die Schalter 123 und 124, so daß der Thyristor 115 kurzgeschlossen und damit abgeschaltet wird und auch der Kondensator 118 kurzgeschlossen wird, um diesen zu entladen. represent a start switch. The differentiating circuit 107 normally includes the capacitor 118 and an in Series connected to this' resistor 119, but can furthermore have a diode 120 connected in series for this purpose, in order to control the voltage level of the differentiated output voltage at terminal 109 by increasing the voltage level according to the value of the diode junction of the diode 102 falling forward voltage is adjusted. When the start switch is depressed, switches 123 and 124 are closed, so that thyristor 115 is short-circuited and so that it is switched off and the capacitor 118 is also short-circuited in order to discharge it.
Wie oben beschrieben wurde, hat die Diode 120 die Auf-? gäbe, die differenzierte Ausgangsspannung an der Klemme zu erhöhen oder zu verstellen. Ohne diese Diode 120 ist die Kennlinie der differenzierten Ausgangsspannung niedriger, selbst wenn die Diode durch einen Xfiderstand ersetzt wird. Dies zeigt auch der Vergleich der in Fig. 7 dargestellten Kennlinien, wobei die Kennlinie der differenzierten Spannung der dargestellten Ausführungsform im Vergleich mit der Kennlinie der Ausführungsform ohne eine Niveauverstelldiode dargestellt ist. Insbesondere zeigt die Kurve C die Kennlinie der differenzierten Spannung der Ausführungsform nach Fig. 6, während die Kurve C" die Kennlinie der differenzierten Spannung der Äusführungsform ohne eine solche Niveauverstelldiode zeigt. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Diode 120 dazuAs described above, has the diode 120 on? there would be to increase or adjust the differentiated output voltage at the terminal. Without this diode 120 is the The characteristic of the differentiated output voltage is lower, even if the diode is replaced by a resistor. This is also shown by the comparison of the characteristic curves shown in FIG. 7, the characteristic curve being the differentiated voltage the embodiment shown in comparison with the characteristic curve of the embodiment shown without a level adjustment diode is. In particular, curve C shows the characteristic curve of the differentiated voltage of the embodiment according to FIG. 6, while the curve C ″ the characteristic curve of the differentiated voltage of the embodiment without such a level adjustment diode shows. From Fig. 7 it can be seen that the diode 120 to
- 17 709822/0770 - 17 709822/0770
dient, das Niveau der Kennlinie der differenzierten Spannung, die an der Klemme 109 der Differenzierschaltung 107 abgenommen wird, beträchtlich zu verstellen oder zu verschieben. serves, the level of the characteristic curve of the differentiated voltage that is applied to the terminal 109 of the differentiating circuit 107 is removed, to adjust or move considerably.
Andererseits ergeben sich bei der Verwendung der Diode 120 in der Differenzierschaltung Probleme in Verbindung mit einer Temperaturkennlinie. Fig. 8 zeigt eine Temperaturkennlinie der Diode 120, wobei die verschiedenen Gleichrichtungskennlinien bei verschiedenen Temperaturen, als Parameter, dargestellt sind. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß, wenn die Umgebungstemperatur zunimmt, die Anstiegsspannung der Gleichrichtungskennlinie in Durchlaßrichtung niedriger wird und demzufolge die Kennlinie der differenzierten Spannung von der Kurve C zur Kurve C" absinkt, mit dem Ergebnis, daß der Transistor 112 früher eingeschaltet und damit die Batterie 106 weniger aufgeladen werden können. Es istdsshalb wünschenswert, eine Abnahme der an der Klemme 109 abnehmbaren differenzierten Ausgangsspannung durch Absenken der an dem Abgriff 110 des Spannungsteilers 108 abnehmbaren Spannung zu kompensieren, und zwar in Übereinstimmung mit der Abnahme der an der Ausgangsklemme 109 abnehmbaren Ausgangsspannung der Differenzierschaltung in Abhängigkeit von einer Zunahme der Umgebungstemperatur. Um dieses Problem zu lösen, enthält die dargestellte Ausführungsform eine wärmeempfindliche Vorrichtung 121 von positiver Charakteristik, die parallel zu einem Widerstand des Spannungsteilers zwischen dem AbgriffOn the other hand, there are problems associated with using the diode 120 in the differentiating circuit a temperature curve. 8 shows a temperature characteristic curve of the diode 120, with the various rectification characteristics at different temperatures, as parameters. From Fig. 8 it can be seen that when the Ambient temperature increases, the rise voltage of the rectification characteristic becomes lower in the forward direction and consequently the characteristic of the differentiated voltage of of curve C to curve C "decreases, with the result that transistor 112 is switched on earlier and thus the battery 106 less can be charged. It is therefore desirable a decrease in the differentiated output voltage that can be picked up at the terminal 109 by lowering the at the Tap 110 of the voltage divider 108 detachable voltage to compensate, in accordance with the decrease in the output voltage that can be picked up at the output terminal 109 the differentiating circuit as a function of an increase in the ambient temperature. To solve this problem, contains the illustrated embodiment is a thermosensitive device 121 of positive characteristic parallel to a resistance of the voltage divider between the tap
- 18 -- 18 -
709822/0770709822/0770
110 und der positiven Sammelleitung 103 geschaltet ist, so daß das Potential am Abgriff 110 bei Erhöhung der Umgebungstemperatur abgesenkt werden kann. Alternativ dazu kann auch eine wärmeempfindliche Vorrichtung von negativer Charakteristik verwendet werden. In diesem Falle müßte die wärmeempfindliche Vorrichtung parallel zu einem Widerstand zwischen der negativen Samelleitung 104 und dem Abgriff 110 geschaltet werden.110 and the positive bus line 103 is connected, so that the potential at tap 110 can be lowered when the ambient temperature increases. Alternatively, you can also a negative characteristic thermosensitive device can be used. In this case the thermosensitive would have to be Device connected in parallel with a resistor between negative bus 104 and tap 110 will.
Es wurde beobachtet, daß die Kennlinie der differenzierten Spannung sich kräuselartig ändern kann. Fig. 9 (a) zeigt in vergrößerter Teilansicht den in Fig. 7 eingekreisten Teil der Kennlinie der differenzierten Spannung. Eine derartige kräuselartige Veränderung kann leicht dazu führen, daß am Feststelltransistor 112 eine Störung auftritt. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, daß die Diode 111 zwischen den Abgriff 110 und die Ausgangsklemme 109 eingefügt wird, und zwar in Reihe mit dem Basisemitterübergang des Feststelltransistors 112. Fig. 9 (b) zeigt ebenfalls wie Fig. 9 (a) eine vergrößerte Teilansicht, und zwar der Kennlinie der differenzierten Spannung bei Einfügen der Diode 111.It has been observed that the differentiated voltage characteristic may change in a ripple manner. Fig. 9 (a) shows in an enlarged partial view that part of the characteristic curve of the differentiated voltage circled in FIG. 7. Such a one ripple-like change can easily cause the sense transistor 112 to malfunction. This problem can be solved by inserting the diode 111 between the tap 110 and the output terminal 109, in series with the base-emitter junction of the detection transistor 112. Like FIG. 9 (a), FIG. 9 (b) shows an enlarged partial view showing the characteristic of the differentiated voltage when the diode 111 is inserted.
Fig. 10 zeigt andere Ausführungsformen der Differenzierschaltung 107. Bei der in Fig. 10 (a) dargestellten Ausführungsform besteht die Differenzierschaltung aus einer Reihenschaltung aus Diode 122, Widerstand 125, einer Spule 126 und einer Diode 120, wobei die differenzierte AusgangsspannungFig. 10 shows other embodiments of the differentiating circuit 107. In the embodiment shown in Fig. 10 (a) the differentiating circuit consists of a series circuit of diode 122, resistor 125, a coil 126 and a diode 120, the differentiated output voltage
- 19 -- 19 -
709822/0770709822/0770
an einer Klemme 109 abgenommen wird. Bei der in Fig. 10 (b) dargestellten Ausführungsform weist die Differenzierschaltung eine Reihenschaltung aus Diode 122, Kondensator 127, Spule 128 und Diode 120 auf, wobei die differenzierte Ausgangsspannung an der Klemme 109 abgenommen wird.is removed from a terminal 109. In the case of the one shown in Fig. 10 (b) In the illustrated embodiment, the differentiating circuit has a series connection of diode 122, capacitor 127, Coil 128 and diode 120, the differentiated output voltage is removed from terminal 109.
Fig. 11 zeigt das Blockdiagramm einer veränderten Ausführungsform der Erfindung, die eine Gleichstromquelle 201, die einen konstanten Gleichstrom am Ausgang liefert, undFig. 11 shows the block diagram of a modified embodiment of the invention, which comprises a direct current source 201 which supplies a constant direct current at the output, and
weist
eine Schalteinrichtung 202 auf/, die beide in Reihe mit einer aufzuladenden, nachladbaren Batterie 203 geschaltet sind.
Die dargestellte Ausführungsform weist weiterhin eine Differenzierschaltung 204, einen Spannungsteiler 205, die beide
parallel zur aufladbaren Batterie 203 geschaltet sind, und einen Schwellenwertdetektor 208 auf, der mit der Ausgangsklemme
206 für die differenzierte Ausgangsspannung der
Differenzierschaltung 204 und der Ausgangsklemme 204 für die abgegriffene Spannung des Spannungsteilers 205 verbunden
ist, um die Differenzspannung zwischen der differenzierten Spannung und der am Spannungsteiler abgegriffenen Spannung
bei einem vorbestimmten Schwellenwert festzustellen und die Schalteinrichtung 202 so zu steuern, daß sie abgeschaltet
oder weniger leitend gemacht wird, so daß ein schneller Ladestrom beendet wird.shows
a switching device 202 on /, both of which are connected in series with a rechargeable battery 203 to be charged. The illustrated embodiment also has a differentiating circuit 204, a voltage divider 205, both of which are connected in parallel to the rechargeable battery 203, and a threshold value detector 208, which is connected to the output terminal 206 for the differentiated output voltage of the differentiating circuit 204 and the output terminal 204 for the tapped voltage of the Voltage divider 205 is connected to determine the difference voltage between the differentiated voltage and the voltage tapped at the voltage divider at a predetermined threshold value and to control the switching device 202 so that it is switched off or made less conductive, so that a rapid charging current is terminated.
Die Differenzierschaltung 204 besteht aus einer Kombination von zwei verschiedenen Bauteilen aus der Gruppe YJi- The differentiating circuit 204 consists of a combination of two different components from the group YJi-
- 20 -- 20 -
709822/0770709822/0770
derstand, Spule und Kondensator. Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform weist die Differenzierschaltung 204 einen Kondensator 209 und einen Widerstand 210 auf. Fig. 12 zeigt die veränderten AusfUhrungsformen der Differenzierschaltung, wobei Fig. 12 (a) eine Kombination aus widerstand und °pule und Fig. 12 (b) eine Kombination aus Kondensator und Spule darstellt und an einer Klemme 206 die differenzierte Ausgangsspannung abgenommen wird.derstand, coil and capacitor. In the embodiment shown in FIG. 11, the differentiating circuit 204 a capacitor 209 and a resistor 210. Fig. 12 shows the modified embodiments of the differentiating circuit, where FIG. 12 (a) is a combination of resistance and coil and FIG. 12 (b) is a combination of Represents capacitor and coil and the differentiated output voltage is taken from a terminal 206.
Die Darstellungsform in Fig. 13 entspricht der in Fig. 2, wobei die Kennlinie der differenzierten Spannung der Differenzierschaltung 204 als Kurve C dargestellt ist. Diese weist einen Scheitelwert C1 und einen Tiefstwert C2 auf, wie es in Verbindung mit Fig. 2 ausführlich beschrieben \^urde. Ebenso wie bei Fig. 2 stellt die Kurve A eine Ladespannungskennlinie, die Kurve ß eine Ladungsmengenkennlinie und die Kurve D eine übliche differenzierte Kennlinie der Differenzierschaltung 204 dar.The form of representation in Fig. 13 corresponds to that in Fig. 2, wherein the differentiated voltage characteristic of the differentiating circuit 204 is shown as curve C. This points has a peak value C1 and a bottom value C2, as shown in FIG Connection with Fig. 2 was described in detail. as well As in FIG. 2, curve A represents a charging voltage characteristic curve, curve β a charge quantity characteristic curve, and curve D a the usual differentiated characteristic of the differentiating circuit 204.
Der Spannungsteiler 205 kann aus einer Reihenschaltung von mehreren Widerständen bestehen, und die am Abgriff 207 erhaltene Spannung ist direkt proportional zur Klemmen_spannung der Batterie 203, die als Kurve A dargestellt ist. Demzufolge ist durch eine Kurve G- in Fig. 13 die Kennlinie der Differenzspannung zwischen der differenzierten Ausgangsspannung an der Klemme 206 der Differenzierschaltung und der am Abgriff 207 des Spannungsteilers abgegriffenen Spannung dar-The voltage divider 205 can consist of a series connection of several resistors, and those at the tap 207 The voltage obtained is directly proportional to the terminal_voltage of the battery 203, which is shown as curve A. As a result is by a curve G- in Fig. 13, the characteristic of Difference voltage between the differentiated output voltage at terminal 206 of the differentiating circuit and that on Tap 207 of the voltage divider represents the tapped voltage
- 21 -- 21 -
709822/0770709822/0770
gestellt. Daraus ist ersichtlich, daß die Kurve G einen schnellen Anstieg und damit eine große Steigung zur Zeit ti aufweist, wenn die Batterie fast vollständig aufgeladen ist. Daraus ist ersichtlich, daß die Kennlinie der Differenzspannung am besten dazu geeignet ist, den aufgeladenen Zustand der Batterie festzustellen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird für die Schwellenwertspannung, die durch den Schwellenwertdetektor 208 festgestellt werden soll, der Wert V4 gewählt, der dem Zeitpunkt ti entspricht, so daß die Schalteinrichtung 202 in Abhängigkeit von dem an den Schwellenwertdetektor 208 festgestellten Niveau so gesteuert wird, daß sie entweder abgeschaltet oder weniger leitend gemacht wird und damit einen der Batterie 203 zuzuführenden Ladestrom beendet.posed. It can be seen from this that curve G has a rapid rise and thus a large slope at time ti when the battery is almost fully charged. It can be seen from this that the characteristic curve of the differential voltage is best used to determine the state of charge in the battery. In the illustrated embodiment the threshold voltage to be detected by the threshold detector 208 becomes the value V4 selected, which corresponds to the time ti, so that the switching device 202 depending on the to the threshold value detector 208 is controlled so that it is either turned off or made less conductive and thus a charging current to be supplied to the battery 203 is terminated.
Fig. 14 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform, bei der das in Fig. 11 beschriebene Prinzip verwendet wird. Die Gleichstromquelle 201 der dargestellten Ausführungsform weist einen Bleiakkumulator 211 auf, um die als Nickel-Cadmium-Batterie ausgebildete aufladbare Batterie 203 aufzuladen. Die Schalteinrichtung 202 besteht aus einem Transistor 212. Die Differenzierschaltung 204 besteht normalerweise aus einer Reihenschaltung aus Kondensator 209 und Widerstand 210 und weist zusätzlich eine Diode 213, die ein Entladen des Kondensators 209 in umgekehrter Richtung verhindert, und eine Diode 214 auf, um das Spannungsniveau an der Ausgangsklemme 206 zu verschieben. Ein Startschalter 21514 shows a schematic circuit diagram of an embodiment, in which the principle described in FIG. 11 is used. The DC power source 201 of the illustrated Embodiment has a lead accumulator 211 to the rechargeable battery designed as a nickel-cadmium battery 203 to charge. The switching device 202 consists of a transistor 212. The differentiating circuit 204 consists normally from a series circuit of capacitor 209 and resistor 210 and additionally has a diode 213, which is a Discharge of the capacitor 209 is prevented in the reverse direction, and a diode 214 is applied to the voltage level of output terminal 206 to move. A start switch 215
- 22 -- 22 -
709822/0770709822/0770
ist zum Kurzschließen des Kondensators 209 vorgesehen. Der Startschalter 215 wird kurzzeitig zum Entladen des Kondensators 209 geschlossen, kehrt dann in seinen Anfangszustand zurück, wenn der Ladevorgang des Gerätes begonnen wird. Die Detektorschaltung 208 besteht aus einem ersten Transistor zum Feststellen des Niveaus der Bezugsspannung zwischen der Ausgangsklemme 206 und dem Abgriff 207 bei einem vorbestimmten Schwellenwertniveau, wie etv/a bei V4 in Fig. 13, einem zweiten Transistor 217, der leitend wird, wenn der erste Transistor 216 leitet, einem dritten Transistor 218, der dann sperrt, wenn der zweite Transistor 217 leitend wird, einem Thyristor 220, der so geschaltet ist, daß seine GATE-Elektrode auf die Zunahme der Kollektorspannung anspricht, wenn der Transistor 218 sperrt, und demzufolge der Thyristor 220 eingeschaltet wird, und einem vierten Transistor 221, der dann leitend wird, wenn der Thyristor 220 leitet, wodurch der Schalttransistor 212 der Schalteinrichtung sperrt bzw. abgeschaltet wird. Parallel zum Thyristor 220 liegt ein Widerstand und ein Kondensator 219, um ihn im leitenden Zustand zu halten. Zum Ausschalten ist ein Schalter 222 in Gruppenschaltung mit dem oben beschriebenen Startschalter 215 so vorgesehen, daß er den Thyristor 220 kurzschließt und der Schalter 222 auch geschlossen wird, wenn der Startschalter 215 geschlossen ist. Dadurch kehrt das Gerät in seinen Anfangszustand zurück. Vorzugsweise liegt zwischen dem Emitter und dem Kollektor des vierten Transistors 221 eine lichtemittierende Diode (LED) 223, die denis provided for short-circuiting the capacitor 209. The start switch 215 is briefly used to discharge the capacitor 209 closed, then returns to its initial state back when the device starts charging. The detector circuit 208 consists of a first transistor to determine the level of the reference voltage between the Output terminal 206 and tap 207 at a predetermined threshold level, such as etv / a at V4 in FIG. 13, a second transistor 217, which becomes conductive when the first transistor 216 conducts, a third transistor 218, the then blocks when the second transistor 217 is conductive, a thyristor 220, which is connected so that its GATE electrode is responsive to the increase in collector voltage when transistor 218 is off, and consequently the thyristor 220 is turned on, and a fourth transistor 221, which then becomes conductive when the thyristor 220 conducts, whereby the switching transistor 212 of the switching device blocks or is switched off. In parallel with the thyristor 220 there is a resistor and a capacitor 219 to keep it in the conductive state. There is a switch to turn it off 222 is provided in group circuit with the start switch 215 described above so that it short-circuits the thyristor 220 and switch 222 is also closed when start switch 215 is closed. This is how it returns Device back to its initial state. Preferably lies between the emitter and the collector of the fourth transistor 221 a light emitting diode (LED) 223, which the
- 23 -- 23 -
709822/0770709822/0770
Ladezustand der Batterie 203 anzeigt.Indicates state of charge of the battery 203.
Die Arbeitsweise der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie in Fig. 11. Da die Ausführungsform nach Fig. 1.4 einen Sp ei eher akkumulator oder -batterie als Gleichstromquelle 201 verwendet, wird die Batterie 203 mit einer annähernd konstanten Spannungsquelle aufgeladen, wobei der Ladestrom mit zunehmender Ladezeit allmählich abnimmt, d.h. in Übereinstimmung mit einem Konstantspannungs-Ladesystem.The operation of the embodiment shown in FIG. 14 is essentially the same as in FIG. 11. Since the embodiment according to Fig. 1.4 a Sp ei rather accumulator or battery is used as the direct current source 201, the battery 203 is charged with an approximately constant voltage source, the charging current with increasing charging time gradually decreases, i.e. in accordance with a constant voltage charging system.
Fig. 13 zeigt auch Kennlinien des Ladestroms bei verschiedenen Temperaturen, als Parameter. Insbesondere zeigt die Kurve H1 die Ladestromkennlinie bei 200C und die Kurve H2 die Ladestromkennlinie bei.40°C. Daraus ist ersichtlich, daß die Ladestromkennlinie bei einer höheren Temperatur bis zum Zeitpunkt t2 abfällt und danach ansteigt, mit dem Ergebnis, daß zum Zeitpunkt t2 ein Tiefpunkt oder Tiefstwert auftritt. Daraus ist aber auch ersichtlich, daß dann, wenn zur Bestimmung des aufgeladenen Zustands der Batterie die Niveaufeststellung einer Ladestromkennlinie verwendet wird, die Batterie insbesondere bei einer höheren Temperatur überladen oder übermäßig aufgeladen werden kann. Da jedoch bei dem erfindungsgemäßen Gerät der aufgeladene Zustand durch eine Niveaufeststellung der Kennlinie der differenzierten Spannung und nicht der Ladestromkennlinie bestimmt wird, wird die Batterie nicht überladen, selbst wenn ein Konstantspan-Fig. 13 also shows characteristics of the charging current at various temperatures as parameters. In particular, the curve H1 shows the charging current characteristic curve at 20 0 C and the curve H2, the charging current characteristic bei.40 ° C. It can be seen from this that the charging current characteristic falls at a higher temperature up to the point in time t2 and then increases, with the result that a low point or low value occurs at the point in time t2. It can also be seen from this, however, that if the level setting of a charging current characteristic is used to determine the charged state of the battery, the battery can be overcharged or excessively charged, in particular at a higher temperature. However, since in the device according to the invention the charged state is determined by leveling the characteristic curve of the differentiated voltage and not the charging current characteristic curve, the battery is not overcharged, even if a constant voltage
- 24 -- 24 -
709822/0770709822/0770
nungs-Ladesystem verwendet wird.charging system is used.
Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführung sformen sind für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung.Changes and refinements to the described embodiment Shapes are readily possible for the person skilled in the art and fall within the scope of the invention.
- 25 -- 25 -
709822/0770709822/0770
3<ί3 <ί
LeerseiteBlank page
Claims (19)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14150775A JPS5264641A (en) | 1975-11-25 | 1975-11-25 | Charging device for storage battery |
| JP7163176A JPS52154046A (en) | 1976-06-16 | 1976-06-16 | Charging device for storage battery |
| JP8327776A JPS538744A (en) | 1976-07-10 | 1976-07-10 | Charging device for storage battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2653171A1 true DE2653171A1 (en) | 1977-06-02 |
Family
ID=27300707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762653171 Ceased DE2653171A1 (en) | 1975-11-25 | 1976-11-23 | DEVICE FOR CHARGING A BATTERY |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2653171A1 (en) |
| FR (1) | FR2333370A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2948251A1 (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-04 | Neuhierl, Hermann, Dipl.-Chem. Dr., 8510 Fürth | Termination of nickel-cadmium battery charging process - by detecting terminal voltage peak which occurs when fully charged |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2759160A1 (en) * | 1977-12-31 | 1979-07-12 | Michael Beier | METHOD AND DEVICE FOR RAPID CHARGING GAS-TIGHT NICKEL CADMIUM ACCUMULATORS |
| EP0005841B1 (en) * | 1978-05-31 | 1984-06-06 | Black & Decker Inc. | Method of charging batteries and apparatus therefor |
-
1976
- 1976-11-23 DE DE19762653171 patent/DE2653171A1/en not_active Ceased
- 1976-11-25 FR FR7635586A patent/FR2333370A1/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2948251A1 (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-04 | Neuhierl, Hermann, Dipl.-Chem. Dr., 8510 Fürth | Termination of nickel-cadmium battery charging process - by detecting terminal voltage peak which occurs when fully charged |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2333370B1 (en) | 1980-10-31 |
| FR2333370A1 (en) | 1977-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3441323C2 (en) | ||
| DE2445316C2 (en) | ||
| DE69233127T2 (en) | Method of charging a rechargeable battery | |
| DE4319861B4 (en) | Battery charger and method for charging a battery | |
| DE2356518A1 (en) | BATTERY CHARGER | |
| DE2124579A1 (en) | Circuit for automatic charging of a battery | |
| DE19504468C2 (en) | Battery charger with lifespan detection device | |
| EP0206253A1 (en) | Circuit supplying an electric load from a solar generator | |
| EP0587638A1 (en) | Process for preferably quickly recharging rechargeable batteries. | |
| DE2818067C2 (en) | Device for feeding a load | |
| DE102010021176A1 (en) | Arrangement for single cell measurement in a battery pack and a battery pack with such an arrangement | |
| DE2109367A1 (en) | Battery charger | |
| DE2541436A1 (en) | CONSTANT CURRENT BATTERY CHARGING CIRCUIT | |
| EP2556576A2 (en) | Method and device for charging a battery | |
| DE2653171A1 (en) | DEVICE FOR CHARGING A BATTERY | |
| DE3340944A1 (en) | QUICK CHARGE FOR A SECONDARY BATTERY | |
| DE60300396T2 (en) | Method and device for adjusting the charging current in a battery charger | |
| DE2812911C2 (en) | Method and arrangement for recharging an accumulator | |
| DE2801993C2 (en) | ||
| DE4123168B4 (en) | Battery charger for charging a battery | |
| DE1935201C3 (en) | Circuit arrangement for rapid charging of an electric battery | |
| DE102014209454A1 (en) | Measuring device and method for self-discharge current measurement | |
| DE3039119C2 (en) | Charger for rechargeable batteries | |
| DE2203458B2 (en) | Circuit arrangement for controlling the load voltage in a power supply device fed by an AC voltage source | |
| DE2544763A1 (en) | Nickel cadmium storage battery charging circuit - has series transistor in charging current path, controlled by threshold switch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8131 | Rejection |