DE3014274C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Batterieladegerät mit einem Impulsgenerator, der ein Steuersignal mit von der Batterie-Spannung abhängiger Impulsfrequenz erzeugt, mit einem Steuertaktgeber, der den Takt für Meßintervalle gibt, mit einer Zählanordnung mit zwei Speicherzählern, denen in aufeinanderfolgenden Meßintervallen abwechselnd das Steuersignal zugeführt wird, wobei der Inhalt der Speicher ständig verglichen wird, und eine Abschaltung bei Gleichstand unmittelbar auslösbar ist.

Ein solches Batterieladegerät ist aus der GB-PS 15 27 606 bekannt, ein solches Batterieladegerät hat Vorteile gegenüber anderen Ladegeräten, die mit Hilfskennlinien arbeiten, welche mit dem Strom oder den Spannungswerten ver­ glichen werden. Da die Hilfskennlinien nur simulieren und nicht direkt die Batteriespannung bzw. den Strom darstellen, ergeben sich Unsicherheiten und Nachteile, abgesehen davon, daß der Aufwand solcher bekannter Ladegeräte groß ist.

Es ist auch bekannt, Zellen bis zum Erreichen der Gasungs­ spannung von 2,4 V/Zelle zeitunabhängig zu laden und dann auf eine fest zeitlich begrenzte Nachladephase umzuschalten. Weil aber diese Nachladezeit nie optimal angepaßt werden kann, ist die Ladezeit entweder zu kurz oder zu lang. Die Folge ist entweder eine nicht vollgeladene Batterie oder bei zu langer Ladung erhöhter Wasserverbrauch.

Die bekannte Ausführung nach der britischen Patentschrift beseitigt diese Mängel schon dadurch, daß ein von der Batteriespannung gesteuerter Impulsgenerator vorgesehen ist, der ein Steuersignal als Impulskette mit einer Frequenz erzeugt, die von der Höhe der Batteriespannung abhängig ist. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, in Abhängigkeit von der Batteriespannung zu arbeiten, wobei dann die Ab­ schaltung in Abhängigkeit davon erfolgt, daß die mittlere Impulsfrequenz bei Vergleich dieses Impulssteuersignals in einer Vergleichsvorrichtung unter einen gegebenen Wert fällt.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, als Vergleichsvorrichtung einen Aufwärts-/Abwärts-Zähler anzuordnen, an den abwechselnd impulsförmige Steuersignale in vorgegebenen Steuersignal­ intervallen angelegt werden. Eine solche Vergleichsvorrich­ tung wird einbezogen.

Es ist aber auch bekannt, zwei Zählvorrichtungen in einer Vergleichsanordnung vorzusehen, welche Zählvorrichtungen beide in abwechselnden Steuersignalintervallen in derselben Rich­ tung zur Zählung gespeist werden und die an einen Digital­ vergleicher angeschlossen sind, der die Zählstände vergleicht, um eine Abschaltung in Abhängigkeit von der Übereinstimmung zu bewirken, wenn nämlich die Ladekurve praktisch gleich­ bleibende Höhe beibehält, sich also nicht mehr in Abhängig­ keit von der Zeit ändert.

Dabei ist es ebenfalls aus der britischen Patentschrift im Zusammenhang mit Bleibatterien bekannt, eine Abschaltung in Abhängigkeit von einem Vergleich mit einer Zellenspannung so lange auszuschließen, bis die Batteriespannung über einen bestimmten Wert steigt, der der Gasungsspannung in Höhe von 2,35 Volt pro Zelle entspricht. Ferner ist gemäß der ge­ nannten GB-PS berücksichtigt, daß sich das Steuersignal in Abhängigkeit von der Speisespannung (Netzspannung) ändert. Diese Wirkung hebt eine Kompensationseinrichtung auf.

Die soweit beschriebene bekannte Ausführung hat zwar Vor­ teile, aber den Nachteil, daß das Auflösungsvermögen zur Überwachung der Batteriespannung zwecks Ableitung von Schalt­ funktionen gering ist. Wenn mit steigender Batteriespannung der Zählanordnung zugeführte Werte ständig zunehmen, ergibt sich die Gefahr eines sogenannten Zählerüberlaufes, d. h. es müssen sehr große Zählvorrichtungen vorgesehen sein. Ferner ist die Spannungsänderung der Batteriespannung ins­ gesamt relativ gering, bezogen auf die absolute Spannungs­ höhe, so daß die Genauigkeit des bekannten Batterielade­ gerätes gering ist. Wenn die bekannte Ausführung auch davon ausgeht, daß in einer Vergleichsvorrichtung der Zählanordnung die Gleichheit der Meßwerte ausgewertet wird, dann führen obige Einschränkungen zu erheblichen Unsicherheiten für die Abschaltung.

Die erfindungsgemäße Schaltung zählt demgegenüber ständig während der gesamten Ladephase, die ausgewertet werden muß, in die Zähler. Dadurch können alle Schwankungen mit erfaßt werden. Durch diesen Vorgang ergibt sich eine echte Lang­ zeitintegration. Fehlerhafte, vorzeitige Abschaltungen, verursacht durch Unregelmäßigkeiten im Ladeablauf, z. B. kurzzeitiger Netzausfall oder Netzschwankungen, die von Kompensationseinrichtungen nicht ausgeglichen werden können, werden bei dieser Lösung vermieden. Die Zähler können im Zusammenhang mit dem invertierenden Differenzverstärker sehr klein ausgeführt werden und gestatten zusätzlich eine erhöhte Auflösung. Außerdem ist bei dieser Methode eine Abschaltung möglich, ohne daß das Meßintervall abgeschlossen ist.

Es ist bereits auch in Verbindung mit Bleibatterien bekannt, unter Berücksichtigung des Umstandes, daß bei einer Sulfatierung einer an sich entladenen Batterie, die dadurch einen erhöhten inneren Widerstand erhält und deshalb einen Spannungswert oberhalb der Gasungsspannung entwickelt, eine Zeitverzögerung vorzusehen, welche eine Nachladephase erst nach einem bestimmten Zeitablauf einzu­ schalten gestattet.

Für Bleibatterien werden entsprechende Gesichtspunkte, soweit sie vorstehend angeführt sind, einbezogen. Die Er­ findung ist jedoch - abgesehen von diesen speziellen, auf Bleibatterien bezogenen Vorkehrungen - nicht auf solche beschränkt.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Batterielade­ gerät der eingangs angegebenen Ausführung dahingehend zu verbessern, daß mit einer einfacheren Ausführung, d. h. mit geringerem Aufwand, insbesondere in der Vergleichsvorrichtung, auch eine erhöhte Genauigkeit zum Abschalten und geringere Empfindlichkeit gegenüber kurzzeitigen Spannungsschwankungen erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Frequenz, d. h. die Impulsrate je Zeiteinheit nimmt mit steigender Batteriespannung ab. Dadurch können für die Vergleichs­ vorrichtung relativ kleine Zähler gewählt werden, da diese durch die Invertierung praktisch nach unten, d. h. auf einen Minimumwert, zählen. Dies gibt auch für die Genauigkeit der Steuerung eine Freiheit für die Zeitbemessung der Steuersignal­ intervalle, so daß die tatsächliche Strom- oder Spannungs­ kennlinie der Batterie mit höchster Genauigkeit erfaßbar ist. Hierbei versteht sich, daß die Invertierungsschaltung in Verbindung mit der Steuerung der Zeitintervalle eine Langzeitintegration darstellt, so daß eine größere Länge der Zeitintervalle auch zu einer genaueren Erfassung der Batteriekennlinie führt. Fehlerhafte vorzeitige Abschaltungen verursacht durch Unregelmäßigkeiten im Ladeablauf, z. B. kurzzeitiger Netzausfall oder Netzschwankungen, werden mit dieser Lösung vermieden.

Es ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Speicherzähler an einen Digitalvergleicher angeschlossen sind, der zusätz­ lich zu den von den Impulsen der Steuersignale gespeisten Vergleichsanschlüssen zwei weitere Vergleichsanschlüsse hat, deren einer auf Null bzw. an Masse geschaltet ist und deren anderer an einen Steueranschluß mit Schaltungsmit­ teln angeschlossen ist, die den Steueranschluß nach einer Mindestanzahl von Steuersignalintervallen auf Null um­ schalten. Dabei wird zweckmäßig einbezogen, daß der Steuer­ anschluß an einen Komparator angeschlossen ist, welcher ein reduziertes Steuersignal mit einer entsprechend redu­ zierten Batterie-Zellenspannung vergleicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Steueranschluß mit einer Ausgangsleitung des Digitalver­ gleichers über eine Inverterschaltung verbunden, welche eine Umschaltung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal her­ beiführt. Dadurch können nach Abschaltung die anderen Be­ schaltungen keinen Einfluß mehr ausüben, da der Steueran­ schluß auf Null gehalten wird.

Die erwähnte Zeitverzögerungsschaltung wird vorteilhaft dadurch verwirklicht, daß ein Sperrzähler vorgesehen ist, der auf den Steueranschluß ein Umschaltsignal erst nach einer voreingestellten Anzahl von Steuersignalintervallen liefert.

Mit anderen Worten: es wird der Steueranschluß vom Sperr­ zähler so lange auf einem L-Signal gehalten, bis die ein­ gestellte Anzahl von Steuersignalintervallen durchgelau­ fen ist. Insofern hat der Sperrzähler eine Sperrfunktion für die Wirkung der Abschaltvorrichtung für den Ladevor­ gang.

In der besonders bevorzugten Ausführungsform sind jedem Speicherzähler zwei Und-Gatter zugeordnet, dessen eines den Zählereingang freigibt und dessen anderes einen Rück­ setz- bzw. Rückstellimpuls zum Beginn einer Zählperiode erzeugt, und deren Eingänge einerseits von einem Oszilla­ tor als Steuertaktgeber direkt, bzw. über einer Inverterschaltung, und andererseits vom Impulsgene­ rator für das Steuersignal mit von der Spannung abhängi­ gen Impulsfrequenzen speisbar sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte, zuverlässig und einfach auf­ gebaute Speichersteuerelektronik.

Dabei wird bevorzugt, daß zwischen den jeweils im Speicher­ zähler zugeordneten Und-Gattern ein Hochpaß angeordnet ist.

Ferner ist vorteilhaft eine Netzüberwachungsschaltung vorgesehen, durch welche der Steuertaktgeber und der Impulsgenera­ tor bei Netzaus­ fall stoppbar sind und der Meßablauf für eine Zeit eines Netzausfalls unterbrechbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Aus­ führungsbeispiels beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild für das Batterieladegerät;

Fig. 2 eine mehr ins einzelne gehende, teilweise schematische Darstellung einer Einzelheit der für die Erfindung bevorzugten Schaltungs­ anordnung;

Fig. 3 ein Spannungszeitdiagramm, bezogen auf eine Bleibatterie zur Erläuterung der Funktion der Erfindung.

Das Batterieladegerät zur Anschaltung einer Batterie 1 hat zwei Anschlußklemmen 2, 3, von denen 2 eine positive und 3 eine negative Anschlußklemme ist, die auch über die Leitung 4 bei 5 an Masse liegt. Ferner besitzt das Gerät einen Netzanschluß 6, der an einen Leistungsteil 7 angeschlossen ist.

Dieser Leistungsteil ist zunächst über die Leitungen 8 und 9 mit einem Netzspeisungsteil 10 für Signallampen und einer Schal­ tungsanordnung 11 für eine kompensierte Bezugsspannung verbun­ den, welche sicherstellt, daß sich das Steuersignal nicht in Abhängigkeit von Schwankungen der Netzspannung ändert, d. h. daß nachteilige Einflüsse netzseitiger Spannungsschwankungen ausgeglichen werden. Die Schaltungsanordnung 11 ist zu diesem Zweck durch eine Leitung 86 mit einem Umkehr-Meßverstärker 21 verbunden, der noch beschrieben wird.

Ferner ist der Leistungsteil über eine Leitung 12 mit einer Netzüberwachungsschaltung 13 verbunden, die in noch zu beschrei­ bender Weise bei Netzausfall wirksam wird. Dabei wird auch eine angeschlossene Signallampe 87 betätigt, die den Ladungsvorgang anzeigt, solange kein Netzausfall vorliegt.

Die positive Anschlußklemme 2 ist über eine Verbindungsleitung 16 mit dem Leistungsteil 7 verbunden. Dadurch wird zugleich, wenn eine Batterie 1 angeschlossen wird, und zwar auch in Ab­ hängigkeit von der Verbindung 17 zur Leitung 4, eine Einheit 18 für die stabilisierte Versorgungsspannung für die Elektronik­ elemente in Betrieb gesetzt. Diese liefert aus ihrem Ausgang 19 eine mit +St bezeichnete stabilisierte Versorgungsspannung, die an die entsprechend bezeichneten Anschlüsse der anderen Einheit der Schaltung angelegt ist.

An die Anschlußklemme 2 ist über einen Spannungsteiler 20 ein sogenannter Umkehr-Meßverstärker 21 angeschlossen. Dieser erhält von der Batteriespannung nur einen von dem Spannungs­ teiler 20 abhängigen Wert der Batteriespannung, welcher Wert im wesentlichen auf den Bereich der Änderung der Spannung be­ zogen ist. Durch die Aufnahme nur eines begrenzten Batterie­ spannungswertes wird der Lupeneffekt erreicht, so daß praktisch nur die auftretende Spannungsänderung verstärkt und dadurch ein erhebliches Auflösungsvermögen erreicht wird.

Die Ausführung als Umkehrverstärker führt dabei dazu, daß mit zunehmenden Spannungswerten am Ausgang 22 kleinere Signalwerte erzeugt werden. Dieser Ausgang 22 ist mit einem spannungsge­ steuerten Oszillator 23 verbunden, in welchen eine digitale Impulsfolge zwischen festgelegten Spannungswerten, insbesondere 0 und einem Maximalwert, erzeugt wird. Die Frequenz der Impuls­ folge entspricht der Spannungshöhe. Mit steigender Eingangs­ spannung nimmt die Ausgangsfrequenz, d. h. die Anzahl der Impulse je Zeiteinheit, zu. Alle Impulse haben jeweils die gleiche Amplitude. Diese Impulsfolge wird über eine Verbindung 24 einem Binärzähler 25 zugeführt und in ein Signal aufgearbeitet, welches einer sich anschließenden Speicherelektronik für eine Vergleichsvorrichtung angepaßt ist.

Der Binärzähler 25 ist über eine Leitung 26 mit einer insgesamt mit 27 bezeichneten Speichersteuerelektronik verbunden, die noch eingehend anhand der Fig. 2 deutlicher beschrieben wird, und die über Zähleingänge 28, 29 und Rückstelleingänge 30, 31 mit Speicherzählern 32, 33 verbunden ist. Diese Speicherzähler haben beispielsweise jeweils sieben Ausgangsanschlüsse 34, 35, die mit den Eingängen eines Digitalvergleichers 36 verbunden sind, der zwei zusätzliche Eingänge 37 und 38 besitzt. Der Eingang 37 ist an Masse gelegt, so daß er auf einem Signal 0 gehalten ist, während der Eingang 38 mit einem Steueranschluß 39 versehen ist, der in einer bestimmten Zeit auf einem anderen Signal als 0, d. h. auf L, gehalten ist und während dieser be­ stimmten Zeit verhindert, daß in dem Digitalvergleicher 36 auf der Ausgangsleitung 40 infolge Feststellung von Gleichheit ein Abschaltsignal erscheint. Diese Ausgangsleitung 40 ist mit einer Steuerleitung 42 zum Stop-Eingang 43 der Start-/ Stop-Einheit 15 verbunden. Ferner dient die Ausgangsleitung 40 zur Erregung einer Lampe 88, die durch Aufleuchten das Ende eines Ladevorganges anzeigt. Ihr Speisekreis, wie auch für die Lampe 87 und eine Lampe 89, die eine Störung anzeigt, ist mit 41 bezeichnet. An diesen Speisekreis können auch andere Mittel angeschlossen werden, beispielsweise Digital­ anzeiger und dergleichen.

Zwischen der Stop-Einheit 15 und dem Leistungsteil 7 ist eine Verbindung 14 vorgesehen, die als Steuerleitung für ein Hauptschütz im Leistungsteil 7 dient, der im übrigen auch noch einen Transformator, Gleichrichter und dergleichen enthält.

Von der Leitung 86 zwischen der Schaltungsanordnung 11 für eine kompensierte Bezugsspannung und dem Umkehrmeßverstärker 21 führt eine Leitung 45 zu einem Komparator 46, mit dem auch der Ausgang 22 des Umkehrmeßverstärkers 21 über eine Leitung 103 verbunden ist. In dem Komparator 46 wird eine Bezugsspannung, jeweils bezogen auf den abgegriffenen Span­ nungsanteil hinsichtlich einer Zellenspannung von 2,4 Volt je Zelle, erzeugt. Dieser reduzierte Spannungswert ist über eine Leitung 47 mit einem allgemeinen Verbindungspunkt 48 verbunden, der mit dem Steueranschluß 39 zum Steueranschluß 38 verbunden ist. Wenn sich somit am Eingang 44 eine Span­ nungshöhe ergibt, die geringer als die reduzierte Zellen­ spannung ist, dann entsteht bei 48 ein Signal L, das den Ausgang des Digitalvergleichers 36 sperrt. Ein L-Ausgangs­ signal am Ausgang des Digitalvergleichers, d. h. wenn 34 = 35 und 37 = 38 sind, wird durch eine Inverterschaltung 49 in­ vertiert. Dadurch wird zwangsweise der Verbindungspunkt 48 auf Null gehalten. Damit sind alle anderen Schaltmittel un­ wirksam, die mit dem Verbindungspunkt 48 verbunden sind. Das bedeutet, daß der gleiche Zustand am Digitalvergleicher 36 nicht aufgehoben werden kann. Andere Inverter stoppen dabei die Steuersignalintervalle und den Oszillator 23 als Impuls­ generator etc. Diese Inverteranordnungen sind Bestandteil der Netzüberwachungsschaltung 13.

Mit der Einschaltung der Einheit 18 für die stabilisierte Ver­ sorgungsspannung wird ein als Steuertaktgeber arbeitender Oszillator 50 eingeschaltet, der über eine Verbindungsleitung 51 mit der Speichersteuerelektronik 27 verbunden ist und diese Speichersteuerelektronik so steuert, daß nach Maßgabe der Steuertakte die Steuersignalintervalle bestimmt werden, durch welche abwechselnd die Zähleingänge 28 und 29 zu den Speicher­ zählern 32 und 33 beschickt werden, so daß dann im Digital­ vergleicher 36 der Vergleich durchgeführt werden kann.

Wenn in diesem Vergleich kein Ergebnis im Sinne einer Überein­ stimmung entsteht, werden aus der Speichersteuerelektronik 27 Löschsignale über die Leitung 30, 31 wirksam, wie noch beschrie­ ben wird.

Eine Einschaltverzögerungs- und Zählerrückstellschaltung 53, welche durch die stabilisierte Versorgungsspannung wirksam wird, liefert dann, wenn eine Batterie 1 an das Ladegerät an­ geschlossen wird, sowohl für den Oszillator 50 als auch für eine noch zu beschreibende Schaltung 59 für eine Sicherheits­ zeit und einen weiterhin noch zu beschreibenden Sperrzähler 57 einen Rücksetzimpuls, damit eine definierte Ausgangsstellung erreicht wird. Der Rücksetzimpuls bringt die Zähler in defi­ nierte Startpositionen. Für die Dauer des Impulses wird außer­ dem eine Einschaltung des Leistungsteiles verhindert, was sich aus den Verbindungen 54 und 14 ergibt. Der Leistungsteil 7 schaltet automatisch ein, wenn der Rücksetzimpuls bzw. Rück­ stellimpuls verschwindet. Durch die Verzögerungszeit wird außerdem sichergestellt, daß der Steckvorgang des Batterie­ steckers zum Anschluß einer Batterie 1 vor Beginn der Ladung abgeschlossen ist, so daß an dieser Stelle keine Verfälschun­ gen auftreten können.

Dabei ist weiterhin vorgesehen, daß zwischen dem Verbindungs­ punkt 48 und dem Oszillator 50, angeschlossen durch die Lei­ tungen 55, 56 ein Sperrzähler 57 angeordnet ist, der auch über eine Leitung 58 mit einer eine Sicherheitszeit bestimmen­ den Schaltung 59 verbunden ist. Letztere ist über die Leitung 60 mit dem Oszillator 50 und im übrigen mit einem Eingang 61 zur Leitung 52 verbunden. Lösch- und Rücksetz- bzw. Rückstell­ impulse für den Oszillator 50, den Sperrzähler 57 und die Schaltung 59 für die Sicherheitszeit werden von der Einschalt­ verzögerungs- und Zählerrückstellschaltung 53 geliefert. Der Sperrzähler 57 belegt den Steueranschluß 38 am Digitalverglei­ cher 36 für eine vorgegebene Anzahl von Steuersignalinterval­ len mit einem L-Signal. Der Oszillator 50 als Geber für die Steuersignalintervalle läuft ständig, solange das Netz einge­ schaltet und nachem der Rückstell- bzw. Resteimpuls aus der Einschaltverzögerungs- und Zählerrückstellschaltung 53 beendet ist.

Dabei wird zusätzlich bemerkt, daß aus der Netzüberwachungs­ schaltung 13 eine Verbindung 90 zum Oszillator 50 mit einem Abzweig 91 zum als Impulsgenerator arbeitenden Oszillator 23 geführt ist. Diese werden von der Netzüberwachungsschaltung für die Zeit eines Netzausfalls gestoppt, so daß der Meßablauf für eine solche Zeit unterbrochen wird, damit es zu keiner Fehlfunktion kommt. Damit bleiben alle Speicherzustände für diese Zeit eines Netzausfalles erhalten. Diese Netzüberwachungs­ schaltung 13 wirkt auch bei der Abschaltung, so daß die Zähler­ stellungen zunächst verbleiben.

In Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugs­ zeichen bezeichnet, so daß sich eine nähere Beschreibung dieser Teile erübrigt.

Der Oszillator 50 liefert ein Rechteckausgangssignal im Takt­ verhältnis 1 : 1, wobei die Impulsbreite etwa 15-20 Minuten betragen kann. Dieses ist der Steuertakt für die Speichersteuer­ elektronik 27. Diese ist über die Leitungen 26 und 51 ange­ schlossen und hat für jeden Speicherzähler 32, 33 den Eingang über die Leitung 51 und einen anderen Eingang über die Leitung 26. Die Leitung 51 vom Oszillator 50 ist jeweils mit einem Und-Gatter 63, 64 bzw. über einen Inverter 81 mit einem Und-Gatter 65, 66 verbunden, wobei der Ausgang der Und-Gatter 63, 65 mit den Leitungen 30, 31 für die Löscheingänge und die Und-Gatter 64, 66 mit den Leitungen 28, 29 für die Zähleingänge verbunden sind. Die Und-Gatter 64, 66 sind daher mit der Leitung 26 verbunden. Der jeweils andere Eingang 78 des Und-Gatters 63 ist über einen Inverter 81 des Und-Gatters 65 mit der Leitung 51 über eine spe­ zielle Schaltung verbunden, welche jeweils, ausgehend vom Anschluß an die Leitung 51, eine Diode 67, 68 und daran anschließend einen Hochpaß 69, 70, bestehend jeweils aus einem Widerstand 71 und einem Kondensator 72 bzw. einem Widerstand 73 und einem Konden­ sator 74 angeschlossen hat. Weiterhin ist jeweils ein einen Bezugspunkt bildender Widerstand 75, 76 vorgesehen.

Angenommen, das Steuersignal aus dem Oszillator 50 wechselt von 0 auf L, dann steht am Eingang 77 des Und-Gatters 63 ein positives Signal und über die Diode 67 und den Hochpaß 69 am Eingang 78 ebenfalls ein positives Signal. Dabei übernimmt der Ausgang des Und-Gatters 63 auch den gemeinsamen Eingangszustand, der Kondensator 72 wird aufgeladen. Sobald dieses der Fall ist, entfällt das positive Signal am Eingang 78 am Und-Gatter 63, so daß dessen Ausgangssignal auf der Leitung 31 wechselt. Das Aus­ gangssignal geht auf 0 zurück. Die Dauer des Ausgangsimpulses ist durch die Wahl der Elemente 71 und 72 bestimmt und auf beispielsweise 200 msec festgelegt. Dieser Ausgangsimpuls dient als Lösch- bzw. Rücksetzsignal für den Speicherzähler 33.

Gleichzeitig gelangt aber das Steuersignal der Leitung 51 an den Eingang 79 des Und-Gatters 64. Dieses arbeitet als Torschal­ tung und gibt die an seinem Eingang 80 liegenden positiven Impulse des Zählers 25 zu dem Steuereingang 29 des Speicher­ zählers 33. Daher werden bei Aufrechterhaltung des Steuersig­ nals auf der Leitung 26 die Ausgangsimpulse des Zählers 25 im Speicherzähler 33 aufsummiert und dieser Zählerstand gelangt über den Ausgangsanschluß 35 in den Digitalvergleicher 36.

Beispielsweise nach 15 Minuten wechselt das Steuersignal aus dem Oszillator 50 von L auf 0. Dadurch wird das Und-Gatter 64 gesperrt und die Zählimpulse werden am Speicherzähler 33 ge­ sperrt. Der Zählerstand im Speicherzähler 33 bleibt erhalten und liegt am Digitalvergleicher 36.

Über einen Inverterschaltkreis 81 in der Leitung 51 zwischen den Anschlüssen zu den Und-Gattern 64, 66 wird das 0-Steuersignal aus dem Oszillator 50 am Ausgang der Inverterschaltung in ein L-Signal umgewandelt. Damit erzeugt das Und-Gatter 65 für den Speicherzähler 32 ein Lösch- bzw. Rücksetzungssignal definierter Länge mit den angegebenen Bauelementen und über das Und-Gatter 66 gelangen die Zählimpulse von der Leitung 26 an den Zähleingang 28. Der Ausgang 34 des Speicherzählers 32 wird dann im Digitalvergleicher 36 mit den Signalen im Speicherzähler 33 verglichen.

Beim nächsten Steuersignalwechsel für die Steuersignalinter­ valle ergibt sich eine Speicherung der Ausgangssignale am Speicherzähler 32. Dagegen wird der Speicherzähler 33 gelöscht oder zurückgesetzt und dann mit Zählimpulsen über die Leitung 26 versorgt.

Aufgrund der Symmetrie des Steuersignals in den Steuersignal­ intervallen werden in jedem Speicherzähler 32, 33 Impulse über gleiche Zeitdauern gezählt, die der Batteriespannung propor­ tional sind. Daher werden arithmetische Mittelwerte der Batteriespannung in zwei aufeinanderfolgenden gleichlangen Meßperioden verglichen. Bei Gleichheit der Signale an den Ausgängen 34, 35 bzw. Eingängen am Digitalvergleicher 36 und unter Voraussetzung, daß auch der Steuereingang 38 auf den gleichen Wert wie der Steuereingang 37 umgeschaltet ist, ergibt sich ein Ausgangs- oder L-Signal von der Ausgangsleitung 40. Das löst in der beschriebenen Weise über 42 die Abschaltung des Ladevorganges aus.

In Abhängigkeit von der Ausgangsgröße des Sperrzählers 57 wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sein Eingang für weitere Zählimpulse durch eine Inverterschaltung 82 gesperrt. Die An­ zahl der Steuersignalintervalle wird durch die Wahl eines Ausgangssignals am Sperrzähler 57 bestimmt, wie sich aus der Schaltung nach Fig. 1 ergibt. Die Inverterschaltung 82 blockiert den Eingang des Zählers, wenn er einen vorbestimm­ ten Stand erreicht hat.

Das Spannungs-Zeit-Diagramm nach Fig. 3 hat an der Abszisse 92 eine Zeiteinteilung, bei der beispielsweise 1 mm 0,5 h entspricht. Die Ordinate 93 ist mit zwei Spannungsmaßstäben versehen. Unter Bezugnahme auf eine Bleibatterie ist als Kurve 94 die Batteriespannung in Abhängigkeit von der Zeit (Ubatt = f(t)) dargestellt. Für diese Kurve 94 dient ein Spannungsmaßstab, bei dem beispielsweise 1 cm 0,2 Volt/Zelle entspricht. Die Kurve 95 stellt die Ausgangsspannung des Umkehrmeßverstärkers 21 in Fig. 1 dar. Dabei ist erkennbar, daß einerseits bezüglich des Änderungs­ bereichs in der Kurve 94 ein großes Auflösungsvermögen mit dem sogenannten Lupeneffekt erreicht wird, und daß anderer­ seits mit zunehmender Batteriespannung die Kurve 95 auf zu­ nehmend kleinere Werte abfällt. Zu der Kurve 95 gehört ein Ordinatenmaßstab, bei dem 1 cm 0,05 Volt/Zelle entspricht.

Für die Anwendung an einer Bleibatterie ist, unter Bezugnahme auf die Kurve 94, ferner die Gasungsspannung durch einen Spannungswert 96 in der Größe von 2,4 Volt/Zelle eingezeichnet. In diesem Falle beginnt, bei Einbeziehung eines solchen Sperr­ wertes wie beschrieben, die Auswertung der Meßelektronik bei 97, d. h. wenn die Batteriespannung die Gasungsspannung über­ steigt. In diesem Zusammenhang wird auf den Komparator 46 in Fig. 1 Bezug genommen.

Abgesehen davon, ist in Fig. 3 durch die strichpunktierte Linie 98 eine Sperrzeit 99 angesprochen, die sich aus der Funktion des Sperrzählers 57 in Fig. 1 ergibt und die beispielsweise eine Stunde betragen kann.

Zur Verdeutlichung und zum besseren Verständnis sind ferner an der Spannungskurve 95 drei Steuersignalintervalle 100, 101 und 102 eingezeichnet, wobei in diesen Intervallen beispielsweise in der Größenordnung von 15 Minuten erkennbar ist, mit welcher Genauigkeit durch die Erfindung der Spannungsverlauf erfaßt werden kann.

Es wird jedoch bemerkt, daß die Erfindung nicht an die Anwen­ dung an Bleibatterien gebunden ist. Für andere Batterien kön­ nen andere Grenzwerte eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Batterie-Ladegerät mit einem Impulsgenerator, der ein Steuersignal mit von der Batterie-Spannung abhängiger Impulsfrequenz erzeugt, mit einem Steuertaktgeber, der den Takt für Meßintervalle gibt, mit einer Zählanordnung mit zwei Speicherzählern, denen in aufeinanderfolgenden Meßintervallen abwechselnd das Steuersignal zugeführt wird, wobei der Inhalt der Speicher ständig verglichen wird, und eine Abschaltung bei Gleichstand unmittelbar auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bat­ teriespannung eine Inverterschaltung (21) als Umkehr­ verstärker vorgesehen ist, der an eine Referenzspannung (11) angeschlossen ist und die Differenz zwischen der Referenzspannung und der Batteriespannung invertiert verstärkt und mit zunehmender Batteriespannung in festen Meßintervallen weniger Impulse je Intervall liefert, die ihrerseits eine Langzeitintegration in zwei Speicher­ zählern (32, 33) bilden.

2. Batterie-Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Speicherzähler (32, 33) an einen Di­ gitalvergleicher (36) angeschlossen sind, der zusätz­ lich zu den von den Impulsen der Steuersignale gespei­ sten Vergleichsanschlüssen zwei weitere Vergleichsan­ schlüsse (37, 38) hat, deren einer (37) auf Null bzw. an Masse geschaltet ist und deren anderer an einen Steueranschluß (38) mit Schaltungsmitteln (57) ange­ schlossen ist, die den Steueranschluß nach einer Min­ destanzahl von Steuersignalintervallen auf Null um­ schalten.

3. Batterie-Ladegerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Steueranschluß (38) an einen Kompa­ rator (46) angeschlossen ist, welcher ein reduziertes Steuersignal mit einer entsprechend reduzierten Batte­ rie-Zellenspannung vergleicht.

4. Batterie-Ladegerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Steueranschluß (38) mit einer Aus­ gangsleitung (40) des Digitalvergleichers (36) über eine Inverterschaltung verbunden ist, welche eine Um­ schaltung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal herbei­ führt.

5. Batterie-Ladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Zeitverzögerungsschaltung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Sperrzähler (57) vorgesehen ist, der auf den Steueranschluß (38) ein Umschaltsignal erst nach einer voreingestellten Anzahl von Steuersignalin­ tervallen liefert.

6. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Speicherzähler zwei Und-Gatter (65, 66; 63, 64) zugeordnet sind, dessen eines (66, 64) den Zählereingang freigibt und dessen anderes (65, 63) einen Rücksetz- bzw. Rückstell­ impuls zum Beginn einer Zählperiode erzeugt und deren Eingänge einerseits von einem Oszillator (50) als Steuertaktgeber direkt bzw. über eine Inverterschaltung (81), und andererseits vom Impulsgenerator (23, 25) für das Steuersignal mit von der Spannung abhängiger Impuls­ frequenz speisbar sind.

7. Batterieladegerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den jeweils im Speicherzähler zugeordneten Und-Gattern (66, 65 bzw. 63, 64) ein Hochpaß (69, 70) angeordnet ist.

8. Batterieladegerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Netzüberwachungsschaltung (13), durch welche der Steuertaktgeber (50) und der Impulsgenerator (23) bei Netzausfall stoppbar sind und der Meßablauf für eine Zeit eines Netzausfalles unterbrechbar ist.