DE3038538C2

DE3038538C2 - Batterieladevorrichtung

Info

Publication number: DE3038538C2
Application number: DE3038538A
Authority: DE
Inventors: Kaoru Hikone Shiga Furukawa; Hiromi Kakumoto
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-10-13
Filing date: 1980-10-11
Publication date: 1986-10-16
Also published as: JPS5822931B2; GB2061643B; HK55287A; DE3038538A1; JPS5668230A; GB2061643A; FR2467501B1; FR2467501A1; US4370606A

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieladevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE-OS 26 42 243 ist eine Batterieladevorrichtung der obengenannten Art bekannt. Diese Batterieladevorrichtung weist eine von der Batterietemperatur nicht linear und eine von der Umgebungstemperatur linear abhängige Temperatursonde auf. Bei der aus der DE-OS bekannten Batterieladevorrichtung wird der Ladestrom gesteuert in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen der Batterietemperatur und der Umgebungstemperatur.

Aus der US-PS 37 36 489 ist eine temperaturabhängig gesteuerte Batterieladevorrichtung mit einer Temperatursonde bekannt. Diese Batterieladevorrichtung weist keinen Temperaturdetektor für die Umgebungstemperatur auf. Weiter beschreiben die US-PS 38 31 040, US-PS 31 14 872 und die US-PS 29 78 630 allgemein temperaturgesteuerte Strom- bzw. Spannungsquellen, die jedoch als Batterieladevorrichtungen nicht sonderlich geeignet sind, da sie die spezielle nicht lineare Abhängigkeit des Ladestromes und der Ladespannung von der Temperatur beim Laden von Ni-Cd-Batterien, sowie insbesondere den Temperaturanstieg beim Ladevorgang selbst, sowie die Erwärmung der Batterie beim Entladen mit hoher Entladungsrate nicht berücksichtigen. Deshalb ist bei den bisherigen Ladegeräten die Wahrscheinlichkeit einer nicht vollständigen Ladung oder auch einer Überladung der Batterie groß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Batterieladevorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der die Steuerung des Ladestromes in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, der Batterietemperatur und der Batteriespannung in verbesserter Weise erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieladevorrichtung der eingangs beschriebenen Art, die gekennzeichnet ist durch die Merkmale des Anspruches 1.

Die Erfindung wird im weiteren anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles;

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles;

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Hauptteiles eines Beispieles einer charakteristischen Einstell- bzw. Abstimmvorrichtung;

F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Beschreibung eines in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispieles, in der die Kurve Va die Spannung bei Ladungsvervollständigung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, die Kurve Vx die erzeugte Spannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und die Kurve Vre/die Referenzspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur zeigen;

Fi g. 5A Wellenformen zur Erklärung der Arbeitsweise des in bis 5C den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispieles;

Fig.6 und 7 schematische Darstellungen der Hauptteile von modifizierten des Ausführungsbeispieles von Fig. 2;

F i g. 8 eine schematische Darstellung einer Übersichtszeichnung der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung, ausgeführt in einer integrierten Schaltung;

F i g. 9 eine schernatische Darstellung eines Beispieles einer integrierten Schaltung eines Ausführungsbeispieles; und F i g. 10 ein Blockdiagramm mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

F i g. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung. Ein von einer Wechselspannungsquelle 2' eingespeister Wechselstrom wird durch eine Transformatorschaltung 21 heruntertransformiert und einer Gleichrichtungsschaltung 22 zugeführt Der dorthin eingespeiste Wechselstrom wird mittels der Gleichrichtungsschaltung 22 einweg- oder zweiweg-gleichgerichtet, und der gleichgerichtete Strom wird durch einen Schaltkreis mit einem Schaltelement 23 wie z. B. einem Thyristor in die Batterien 1 als Ladestrom eingespeist Eine erste Temperatursonde 24 ist thermisch mit den Batterien 1 verbunden. Die erste Temperatursonde 24 ist verbunden mit einer Spannungserzeugungseinrichtung 25. Die Spannungserzeugungseinrichtung 25 erzeugt eine Ausgangsspannung, die linear veränderbar ist als Funktion der Temperatur der Batterien 1. Eine zweite Temperatursonde 26 ist innerhalb oder außerhalb des Gehäuses vorgesehen, so daß sie empfindlich ist bezüglich der Umgebungstemperatur. Die zweite Temperatursonde 26 weist eine temperaturempfindliche Widerstandsanordnung, z. B. einen Thermistor auf, die sich in nichtlinearer Weise als Funktion der Umgebungstemperatur ändert Die zweite Temperatursonde 26 ist verbunden mit einer stromerzeugenden Schaltung 27. Demgemäß erzeugt die stromerzeugende Schaltung einen Strom, der nichtlinear veränderbar ist als Funktion der Umgebungstemperatur. Der durch die stromerzeugende Schaltung erzeugte Strom wirkt auf die oben beschriebene Spannungserzeugungseinrichtung 25 ein. Dadurch erzeugt die Spannungserzeugungseinrichtung 25 eine Ausgangsspannung, die veränderbar ist, indem sie der Umgebungstemperatur und gleichzeitig der Batterietemperatur folgt und die auf eine Referenzspannungserzeugungseinrichtung 28 einwirkt Die Referenzspannungserzeugungseinrichtung 28 weist beispielsweise einen Gleichstromverstärker auf, der auf die Ausgangsspannung der Spannungserzeugungseinrichtung 25 anspricht, um eine Referenzspannung zur Kontrol-Ie eines Ladevorganges der Batterie 1 zu erzeugen.

Da die von der spannungserzeugenden Schaltung 25 erhaltene Ausgangsspannung sowohl von der Umgebungstemperatur (Tamb) als auch von der Batterietemperatur (Tb) wie oben beschrieben abhängt, hängt die von der Referenzspannungserzeugungseinrichtung 28 erhaltene Referenzspannung in gleicher Weise davon ab. Insbesondere ist die Art und Weise der Änderung der von der Referenzspannungserzeugungsschaltung 28 erhaltenen Referenzspannung angepaßt an die nichtlineare Charakteristik der Ladespannung (Va) entsprechend der Änderung der Umgebungstemperatur; bei hoher Batterietemperatur wird die Referenzspannung weiterhin geändert in linearer Weise. Daraus folgt, daß, wenn die Ladeendspannung (Va) der Batterien 1 beeinflußt wird durch die Umgebungstemperatur und die Batterietemperatur (Tb), eine veränderbare Referenzspannung erzeugt wird, die der Änderung der Spannung bei Ladungsvervollständigung (Va) folgt. Die von der Referenzspannungserzeugungseinrichtung 28 erhaltene Referenzspannung wirkt auf das Schaltelement 23 im Schaltkreis durch eine Gattersteuerschaltung 29. Insbesondere weist der Schaltkreis einen Thyristor auf, der so angeschlossen ist, daß er genau dann abgeschaltet wird, wenn die Differenz zwischen der von der Referenzspannungserzeugungseinrichtung 28 erhaltenen Referenzspannung und damit der von der Gattersteuerschaltung 29 erhaltenen Spannung und der Batteriespannung der Batterien 1 kleiner wird als die Schaltspannung des nicht gezeigten Thyristors. Folglich wird den Batterien 1 von der Gleichrichtungsschaltung 22 kein Ladestrom zugeführt, nachdem der Thyristor abgeschaltet ist

F i g. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispieles von F i g. 1 der vorliegenden Erfindung. Eine Transformatorschaltung 21 enthält den Stecker 2, eine Sicherung 211 und einen Transformator 212 und die Gleichrichtungsschaltung 22. Die Mittelanzapfung der Ausgangswindung des Transformators 212 ist mit der Erde verbunden. Die Gleichrichterschaltung 22 weist die beiden Dioden 221 und 222 auf. Das Schaltelement 23 bzw. der Schaltkreis verbindet die Batterien 1 mit der Vollweggleichrichtungsschaltung 22.

Die Stromquelle 27 weist eine temperaturempfindliche Vorrichtung 26, im allgemeinen den Thermistor 261, auf. Die Schaltung 27 weist ferner einen Transistor 271 auf. Die Emitterelektrode des Transistors 271 ist durch eine Diode 272 und einen Widerstand 273 mit der Erde verbunden und ferner durch eine Reihenverbindung des Widerstandes 275 und eine Parallelverbindung eines Thermistors 261 und eines Widerstandes 274 mit einem Knotenpunkt X. Der Knotenpunkt X\si mit einem Eingang (+) eines Operationsverstärkers 276 verbunden. Der andere Eingang (—) des Operationsverstärkers 276 ist verbunden mit dem Knotenpunkt einer Reihenverbindung der Diode 272 und des Widerstandes 273. Der Ausgang des Operationsverstärkers 276 ist mit der Basiselektrode des Transistors 271 verbunden. Der Widerstand 273 dient als Vorspannungswiderstand der Diode 272, und die Kapazität 277 dient der Verhinderung von Streuschwingungen des Operationsverstärkers 276. Die Stromerzeugungsschaltung 27 liefert einen Strom, der der Temperaturcharakteristik von Thermistor 261 und Knotenpunkt X folgt. Spezieller ausgedrückt steuert der Operationsverstärker 276 so, daß der Spannungsabfall,

der durch den Stromfluß durch die Reihenverbindung von Widerstand 275 und Parallelschaltung des Thermistors 261 und des Widerstandes 274 hervorgerufen wird, gleich dem Spannungsabfall an der Diode 272 ist.

Der Knotenpunkt X ist ferner mit einem Anschluß eines variablen Widerstandes 251 verbunden, und der andere Anschluß des variablen Widerstandes 251 ist über die Temperatursonde 24 mit der Erde verbunden. Die v>

Temperatursonde 24 weist eine Reihenschaltung der Dioden 241 und 242 und des Widerstandes 243 auf, und

diese Dioden 241 und 242 und der Widerstand 243 sind thermisch verbunden mit den Batterien 1. Der Knoten- '

punkt Xist ferner verbunden mit einem Eingang (+) eines Operationsverstärkers 281. Der andere Eingang (—) des Operationsverstärkers 281 ist durch einen Widerstand 282 verbunden mit der Erde und ist außerdem durch einen Widerstand 283 mit dem Ausgang verbunden. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 281 wird _ι

ίο als Referenzspannung (Vref) durch die Gattersteuerschaltung 29 der Gatterelektrode des Thyristors 231 zugeführt Die Gattersteuerschaltung 29 weist eine Reihenschaltung eines Widerstandes 291 und einer Diode 292 auf. \', Die Diode 292 dient hauptsächlich der Blockierung eines Entladestromes der Batterien 1, der von der Kathode ^ zu dem Gatter des Thyristors 231 fließt ||

Das gezeigte Ausführungsbeispiel weist ferner eine Ladeanzeige 31 auf. Die Ladeanzeige 31 weist eine \\

Leuchtdiode 317 auf. Die Leuchtdiode 317 ist angeschlossen zwischen der Kollektorelektrode des Transistors Y,

313 und der Erde, und die Koüektorelektrode des Transistors 311 ist durch einen Widerstand 316 mit dem Ausgang der Gleichrichtungsschaltung 22 verbunden. In einer Reihenschaltung einer Diode 312, einer Zenerdi- if ode 313, eines Widerstandes 314 und einer Kapazität 315 ist die Basiselektrode des Transistors 311 mit der |j

Verbindung von Widerstand 314 und Kapazität 315 durch einen Widerstand verbunden. Die Arbeitsweise der |

Ladeanzeige 31 wird später beschrieben. -■

Nun soll die Auswahl der verschiedenen Konstanten der Darstellung der F i g. 2 im einzelnen beschrieben werden. Die Verbindung der Stromquelle 27 und des Widerstandes 251 wird als X angenommen, und ein Strom, der bei einer gegebenen Temperatur T₀ durch die Verbindung bzw. den Knotenpunkt X in den Widerstand 251 fließt, wird als h angenommen. Dann kann der Strom k ausgedrückt werden durch die folgende Gleichung:

I₁ =

wobei Rs ein zusammengesetzter Widerstand aus dem Thermistor 261 und den Widerständen 274 und 275 ist, der gegeben bzw. ausgedrückt ist durch die folgende Gleichung:

π R26I ■ ^274

^RS=

wobei Ä₂74 ein Widerstandswert des Widerstandes 274, Ä275 ein Widerstandswert des Widerstandes 275 und Λ261 ein Widerstandswert des Thermistors 261 ist Der Widerstand Λ₂βι des Thermistors 261 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

[Β (-jr- -

Ä26i = A₂₅ exp

wobei /?25 ein Widerstandswen des Thermistors 261 bei der Temperatur von 25° C, der einen Eigenwert des Thermistors 261 darstellt und B eine Konstante ist, die die Temperaturcharakteristik des Thermistors 261 repräsentiert wobei die Konstante um so größer ist, je größer der Gradient einer Widerstandsvariation in Abhängigkeit von der Temperatur ist Weiterhin bezeichnet Vds einen Spannungsabfall in Durchlaßrichtung der Diode 272, welcher durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

wobei k die Boltzmann-Konstante, q die elektrische Ladungsmenge, die durch die Diode 272 fließt 'o ein diodenspezifischer Sperrstrom (Diodenkonstante) und i\ ein Durchlaßstrom, der durch die Diode 272 zu dieser Zeit fließt ist

Wie den oben beschriebenen Gleichungen entnommen werden kann, erhält man bei geeigneter Auswahl der Widerstandswerte des Thermistors 261 und der Widerstände 274 und 275 einen Strom i₂, der eine nichtlineare Charakteristik aufweist an der Knotenstelle X. Ein solcher Strom i₂ wird dem Widerstand 251 zugeführt. Die Spannung an der Knotenstelle ATkann dann durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden:

Vx = (A₂₅, + A₁₄₃) ■ h+2 -^- In (-^- + 1) = (A₂₅₁ + A₂₄₃) · I₂ + 2 V_DF (Z₂). (1)

" q V in /

In der oben beschriebenen Gleichung bezeichnet Rn\ bzw. /?₂/n die Widerstandswerte des variablen Widerstandes 251 und des Widerstandes 243, und Vw bezeichnet den Spannungsabfall in Durchlaßrichtung jeder der beiden Dioden 241 und 242.

Andererseits kann unter der Annahme, daß die Ausgangsspannung der Referenzspannungserzeugungsschaltung 28 Vref ist, die Ausgangsspannung (Vref)ausgedrückt werden durch die folgende Gleichung (2):

Vref = (Ί + -φ^) ■ Vx (2)

\ ^282 /

wobei /?283 einen Widerstandswert des Widerstandes 283 und Ä₂82 einen Widerstandswert des Widerstandes 282 bezeichnet. Unter der weiteren Annahme, daß ein Strom, der durch den Widerstand 291 der Gattersteuerschaltung 29 und die Diode 292 fließt, mit ic bezeichnet wird, der Strom beim Einschalten des Thyristors 231 mit i_Cr bezeichnet wird und die Gatterspannung zu der Zeit mit Vct bezeichnet wird, kann dann die Spannungsbedingung, wenn der Thyristor 231 eingeschaltet wird, ausgedrückt werden durch die folgende Gleichung (3):

R_m ■ icT + VdgOgt) + V_Gt+ V (3)

In der oben beschriebenen Gleichung (3) bezeichnen 7?₂₉| einen Widerstandswert des Widerstandes 291, V eine Spannung der Batterien 1 und VOe einen Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung der Diode 292, der durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:

V_DG = -*L in
Q

Durch Einsetzen der oben beschriebenen Gleichung (2) in die oben beschriebene Gleichung (3) kann die Batteriespannung f V^durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Vx - [A₂₉1 · igt + Vdg Uct + V_GT)].

Demgemäß wird die Spannung Vx an der Knotenstelle X unter der Annahme, daß die Ladeschlußspannung der Batterien 1 (Va) ist, derart ausgewählt, daß sie der folgenden Gleichung genügt:

Dies geschieht durch die Auswahl der Charakteristik des Thermistors 261 und der Widerstandswerte der Widerstände 274 und 275.

Eine solche Auswahl soll vorzugsweise so getroffen werden, daß die oben beschriebene Bedingungsgleichung immer erfüllt ist in einem gewünschten Variationsbereich der Umgebungstemperatur, wie z. B. von 0° C bis 80° C. Spezieller ausgedrückt wird die Schaltung vorzugsweise so gestaltet, daß die Temperaturcharakteristik der entsprechenden Spannungen Vref, /?₂9i · 'ct, Vdg (igt). Vor und Va mit Bezug auf die Temperaturvariation der folgenden Gleichung (4) genügt:

A Vref _ AVa AV_GT ' „ . Ai_GT \ AV_DG _f

A Tomb ATb AT_h ^m AT_h AT_d ' ^K '

45 Die linke Seite

A Vref \ A Tamb J

der oben beschriebenen Gleichung (4) bezeichnet einen Temperaturgradienten der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 281 in bezug auf die Umgebungstemperatur (Tamb), der erste Term

ATb /

auf der rechten Seite bezeichnet einen Temperaturgradienten der Ladeschlußspannung (Va) der Batterie 1 in bezug auf die Batterietemperatur (Tb), der zweite Term

auf der rechten Seite bezeichnet einen Temperaturgradienten der Gatterspannung bei eingeschaltetem Thyristor 231 in bezug auf die Thyristortemperatur (Tth), der dritte Term

auf der rechten Seite bezeichnet ausschließlich des Teiles Ä₂9i einen Temperaturgradienten des Steuerstromes bei eingeschaltetem Thyristor 231 in bezug auf die Thyristortemperatur (Tth), und der vierte Term

(AV_DG \ \ATd J

auf der rechten Seite bezeichnet einen Temperaturgradienten des Spannungsabfalles in Vorwärtsrichtung der Diode 292 in bezug auf die Diodentemperatur (Td). Terme auf der rechten Seite der oben beschriebenen Gleichung (4) werden bestimmt durch die Eigencharakteristik der Batterien 1, des Thyristors 231, des Thyristors 231 und der Diode 292. Um die oben beschriebene Gleichung (4) immer zu erfüllen, muß im allgemeinen die Referenzspannung (Vref) bezüglich der Umgebungstemperatur (Tamb) eine nichtlineare Charakteristik aufweisen. Der variable Widerstand 251 und der in der Temperatursonde 24 enthaltene Widerstand 243 bilden Elemente zur Einstellung der Variationscharakteristik der Spannung Vx. Spezifischer ausgedrückt ist der Widerstand 243 vorgesehen für das Einstellen der Verschiedenheit des Spannungsabfalles in Durchlaßrichtung entlang der Diode 241 und 242 und, wenn die Diode 241 und 242 durch Selektion derselben vorbestimmte Charakteristiken aufweisen, wird der Widerstandswert des Widerstandes 243 als ein geeigneter Wert so ausgewählt, daß die Verschiedenheit der Ausgangsspannung Vx der Spannungserzeugungsschaltung 25 auf ein Minimum begrenzt wird. Andererseits dient der variable Widerstand 251 als ein Trimmer, und bei geeigneter Einstellung des variablen Widerstandes 251 können schließlich die Verschiedenheiten von Vgt, Igtund Voc eingestellt werden.

Anstelle dieser variablen Widerstände 251 und 243, oder in Reihe mit diesen variablen Widerständen 251 und 243, kann eine Widerstandsschaltung 32, wie in F i g. 3 gezeigt, benutzt werden. Die Widerstandsschaltung 32 weist fünf parallelgeschaltete Widerstände 321 bis 325 auf und einen Schalter 326 zur Auswahl eines jeden dieser fünf Widerstände 321 bis 325. Ein Auswahlbetätigungsknopf des Schalters 326 ist außerhalb der Ladevorrichtung 20 vorgesehen, um eine manuelle Selektion zu ermöglichen. Dadurch kann eine Anpassung insbesondere beim Austausch der Batterien vorgenommen werden. Es können sogar Batterien verschiedener Art mit unterschiedlicher Spannung bei Ladeschluß (Va) verwendet werden. Daher ist die Widerstandsschaltung 32 insbesondere dann wichtig, wenn Batterien gegen solche eines anderen Herstellers ausgetauscht werden.

In den Darstellungen gemäß F i g. 4 ist die Änderungscharakteristik der betreffenden Spannungen Vx, Vref und Va in bezug auf die Temperatur (Tamb) dargestellt für den Fall, daß das Ausführungsbeispie! gemäß F i g. 2 ausgelegt ist, daß es der Gleichung (4) genügt. Die Graphen wurden ausgeführt für den Fall, daß die Batterien 1 vom Ni-Cd-Typ sind und sechs Batterien jeweils eine Batteriekapazität von 1200 mA aufweisen. Diese werden in Reihe verbunden und gleichzeitig geladen.

Die F i g. 5A bis 5C zeigen Wellenformen zur Erklärung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispieles von F i g. 2. F i g. 5A zeigt einen Fall zu Beginn des Ladevorganges der Batterien 1, F i g. 5B einen Fall am Ende des Ladevorganges und F i g. 5C einen Fall, in dem die Spannung der Batterien 1 die der Ladung entsprechend zugeordnete Spannung erreicht hat. Nun wird in bezug auf die F i g. 5A bis 5C die Arbeitsweise des Ausführungsbeispieles von F i g. 2 beschrieben.

Zu Beginn eines Ladevorganges ist die Batteriespannung (V) der Batterien 1 natürlich kleiner als die Spannung bei Ladungsvervollständigung (Va), und demgemäß ist die Spannung (Vob) am Punkt b, dargestellt in Fig. 5A, kleiner als die Spannung (Voc) am Punkt c, wobei

Vob= V+ R_29i ■ i_GT+ Vgt+ VdoOgt),
und

Voc = Va + i?29i · igt + Vgt + VdgOgt)

ist Zu Beginn des Ladevorganges, dargestellt in F i g. 5A, wird der Thyristor 231 am Punkt b eingeschaltet, und demgemäß fließt danach ein Ladestrom Ic von der Gleichrichtungsschaltung 22 durch den Thyristor 231 zu den Batterien 1. Während der Ladestrom (Ic) fließt wird durch die Impedanz des Netzteiles 21 ein Spannungsabfall verursacht, und demgemäß wird die Ausgangsspannung der Gleichrichtungsschaltung 22 kleiner, wie in F i g. 5 A gezeigt Unterdessen verhält sich, da sich weder die Umgebungstemperatur (Tamb) noch die Batterietemperatur (Tb) zu Beginn des Ladevorganges ändert, die Spannung (Vx) an der Knotenstelle X so wie durch die beiden gestrichelten Linien in Fig.5A dargestellt Die durch die gestrichelte Linie dargestellte Wellenform zeigt die Ausgangsspannung der Gleichrichtungsschaltung 22 bei abgeschaltetem Thyristor 231.

Danach wächst, bei Fortschreiten des Ladevorganges, die Batteriespannung (V). Dann ist wie in Fig.5B gezeigt die Bedingung Vob= Voc erfüllt Sogar bei der Bedingung Vob= Voc fließt zu jedem Halbzyklus der Ladestrom (Ic) in die Batterien 1. Jedoch ist der Ladestrom zu dieser Zeit sehr viel kleiner geworden im Vergleich zu dem Ladestrom, der vorher in F i g. 5A dargestellt ist

Wenn sich der Zustand von dem in Fig.5B dargestellten Zustand so ändert daß die Bedingung Vob> Voc erfüllt ist, wird der Thyristor 231 nicht mehr eingeschaltet. Demgemäß fließt kein Ladestrom in die Batterien 1 im ersten Halbzyklus von Fig.5C. Im folgenden Halbzyklus sinkt die Spannung der Batterien 1 ein wenig, und erneut ist die Bedingung von F i g. 5B erfüllt, und der Ladestrom (Ic) fließt Danach steigt, während der Ladevorgang fortschreitet, das Verhältnis von stromlosen Halbzyklen zu den Halbzyklen, in denen der Ladestrom (Ic) fließt, an und als Ergebnis verringert sich der mittlere Ladestrom.

Die Displaysteuerschaltung 31 (F i g. 2) weist die Zenerdiode 313 auf. Die Zenerdiode 313 hat das Ziel, ein Absinken der Ausgangsspannung der Gleichrichtungsschaltung 22 anzuzeigen, die beträchtlich abfällt, wenn der Ladestrom in die Batterien 1 fließt Spezifischer ausgedrückt wird, wenn die Ausgangsspannung der Gleichrich-

tungsschaltung 22 beträchtlich absinkt, der Transistor 311 nichtleitend gemacht, und demgemäß fließt ein Strom i'.'i in die Leuchtdiode 317, wobei die Leuchtdiode 317 anzeigt, daß der Ladevorgang weitergeht. Im Gegensatz dazu

H bleibt der Transistor 311 leitend, wenn der Ladestrom nicht in die Batterien 1 fließt. Nach dem Zustand gemäß

^v; F i g. 5C steigt das Verhältnis der Abschaltperiode zu der Einschaltperiode der Leuchtdiode graduell an, und als

'.; Ergebnis wird eine blinkende Anzeige produziert und es wird bestätigt, daß der Ladevorgang beendet ist.

j:. Wie im vorangegangenen Text beschrieben wurde, ist das Ausführungsbeispiel so angepaßt, daß der Tempe-

C: raturgradient der Referenzspannung (Vref) als abhängig von der oben beschreibenen Gleichung (4) gesetzt wird,

$ und die Referenzspannung (Vref) kann der temperaturabhängigen Änderung der Spannung bei Ladungsvervoll-

Ji ständigung (Va) folgen. Es können verschiedene Modifikationen des Ausführungsbeispieles gemäß F i g. 2 be-

. trachtet werden, solange die oben beschriebene Gleichung (4) erfüllt ist.

^Li F i g. 6 und 7 stellen alternative Schaltungen für die temperaturabhängige Stromquelle 27 dar.

In Fig.6 werden der Vorspannungswiderstand der Diode 272 und eine zweite Temperatursonde 26, im ι allgemeinen ein Thermistor 273, benutzt. In einem solchen Fall wird der dem Thermistor 261 in F i g. 2 entspre-

. ■■'; chende Thermistor in Reihe mit der Diode 272 geschaltet. Ein Eingang (—) des Operationsverstärkers 276 ändert

sich in Abhängigkeit von der Temperaturcharakteristik des Thermistors 261. Dadurch hängt der durch die ._v0 Widerstände 274 und 275 in die Knotenstelle X fließende Strom ebenso von der Temperaturcharakteristik des

Thermistors 261 ab.

^;; F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform. Es wird ein Thermistor 273 als Vorspannungswiderstand der

}'l Diode 272 und ein Thermistor 261 verwendet Der Widerstand des Thermistors 261 hängt von der Umgebungs-

li ■;, temperatur ab. In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 dient der Thermistor 261 lediglich dazu, die Tempera-

'p turkompensation des Spannungsabfalles in Vorwärtsrichtung (Vds) der Diode 272 zu gewährleisten. Sogar im

■ Falle des Ausführungsbeispieles gemäß F i g. 7 ändert sich der in die Knotenstelle X fließende Strom in Abhän-

]' gigkeit von der Umgebungstemperatur (Tamb).

Vr Die anderen, nicht beschriebenen Teile der in den Fig.6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiele sind im

wesentlichen die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2.

Bei dem in F i g. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind ein Teil oder die gesamte Spannungserzeugungseinrichtung 25, die Stromquelle 27, der Verstärker bzw. die Referenzspannungserzeugungseinrichtung 28 und die Ladeanzeige 31 in einer integrierten Schaltung 200 enthalten. Die integrierte Schaltung 200 weist neun Anschlüsse 1 bis 9 auf. Eine Reihenverbindung des variablen Widerstandes 251 und des Widerstandes 243 ist angeschlossen zwischen den Anschlußklemmen 1 und 3. Die Anschlußklemme 2 ist angeschlossen an die Verbindung der Widerstände 283 und 282. Die Anschlußklemme 4 ist über die Kapazität 315 mit der Erde verbunden, und die Anschlußklemme 5 ist direkt mit der Erde verbunden. Die Anschlußklemme 6 ist durch eine Reihenschaltung des Widerstandes 275 und der Parallelschaltung von Thermistor 261 und Widerstand 274 mit der Erde verbunden. Die Anschlußklemme 7 ist durch den Widerstand 316 mit der Gleichrichtungsschaltung 22 verbunden und ist außerdem durch die Leuchtdiode 317 mit der Erde verbunden. Die Anschlußklemme 8 versorgt die Referenzspannung (Vref), und folglich ist der Anschluß 8 mit dem in der Gattersteuerschaltung 29 enthaltenen Widerstand 291 verbunden. Die Anschlußklemme 9 ist mit dem Ausgang der Gleichrichtungsschaltung 22 verbunden. Unterdessen ist die Reihenverbindung des Thyristors 31 mit den Batterien 1 mit der Gleichrichtungsschaltung 22 verbunden, und die Gatterelektrode des Thyristors 31 wird von der Diode 292 mit der Gatterspannung versorgt, und zwar in gleicher Weise wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Ein detaillierter Aufbau der integrierten Schaltung 200, im allgemeinen ein Ersatzschaltbild, ist in

; F i g. 9 dargestellt. Die Schaltung 201 ist eine Spannungsversorgungsschaltung zur Versorgung der integrierten

Schaltung 200 mit einer stabilisierten Spannung. Die anderen Schaltungen 25,27,28 und 31 erfüllen die gleichen . Funktionen wie die in dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2. Die entsprechenden

Anschlußklemmen ! bis 9 sind die gleichen wie die entsprechenden der F i g. 8. Für den Fall, daß die Hauptteile auf diese Weise in der integrierten Schaltung 200 untergebracht sind, ist die integrierte Schaltung 200 in der Nähe der Batterien 1 vorgesehen, um auf diese Weise mit den Batterien 1 thermisch verbunden zu sein. Es ist jedoch klar, daß die integrierte Schaltung 200 getrennt von den Batterien 1 untergebracht wird, für den Fall, daß der Widerstand 251 nicht in der integrierten Schaltung 200 untergebracht ist. Da das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 so aufgebaut war, daß eine Zenerdiode nicht notwendigerweise zur Erzeugung der Referenzspannung (Vref) vorgesehen ist und irgendwelche Kapazitäten weder benötigt noch vorgesehen sind, kann das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 nicht in eine integrierte Schaltung, wie in den F i g. 8 und 9 dargestellt, eingeschlossen werden. Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß Fi g. 2 wurde die Zenerdiode 313 in der Ladeanzeige 31 verwendet. Da jedoch die Zenerdiode 313 lediglich dazu dient anzuzeigen, ob das Niveau der Ausgangsspannung der Gleichrichtungsschaltung 22 geringer geworden ist als ein vorbestimmter Wert oder nicht wie in F i g. 8 dargestellt, kann sie leicht durch eine Schaltung ohne Zenerdiode ersetzt werden.

Das in F i g. 10 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt in wesentlichen Teilen mit dem Ausführungsbeispiel

gemäß F i g. 1 überein. Es ist so angepaßt, daß die Stromerzeugungsschaltung 27 auf die erste Temperatursonde

I.;· 24 und die Spannungserzeugungseinrichtung 25 auf die zweite Temperatursonde 26 anspricht. Insbesondere ist

bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 10 im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 8 der durch die Spannungserzeugungseinrichtung 25 fließende Strom veränderbar in Abhängigkeit von der Temperatur (Tb) der Batterie 1, und die Spannung (Vx) hängt von der Umgebungstemperatur (Tamb) ab. Die von der Referenzspannungserzeugungseinrichtung 28 erhaltene Ausgangsspannung (Vref) ist veränderbar in Abhängigkeit sowohl von der Batterietemperatur als auch der Umgebungstemperatur, und als Ergebnis wird im wesentlichen der gleiche Effekt erreicht wie der der früher beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Batterieladevorrichtung zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie mit einer ersten Temperatursonde zum Erfassen der Batterietemperatur, und einer zweiten Temperatursonde zum Erfassen der Uirgebungstemperatur, wobei eine der beiden Temperatursonden ein Signal mit linearer Temperaturabhängigkeit liefert, und die andere der beiden Temperatursonden ein Signal mit nichtlinearer Temperaturabhängigkeit liefert, und mit einem Leistungsteil zur Steuerung des Ladevorganges in Abhängigkeit von einer Steuerspannung, die durch Verknüpfung der Temperatursignale gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein die erste Temperatursonde enthaltendes Netzwerk (24,25) einen linear mit der Batterietemperatur ίο veränderlichen Widerstandswert aufweist und ein die zweite Temperatursonde enthaltendes zweites Netzwerk (26,27) einen konstanten von der Umgebungstemperatur nicht linear abhängigen Strom abgibt und das erste Netzwerk von diesem Strom durchflossen wird und daß der Spannungsabfall am ersten Netzwerk als Steuerspannung dient

2. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Temperatursonde (24) an der Batterie (1) angeordnete Dioden (241,242) aufweist

3. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Temperatursonde (26) einen temperaturempfindlichen Widerstand aufweist

4. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsteil ein Schaltelement (23) aufweist, das auf die Steuerspannung des ersten Netzwerks (24,25) anspricht

5. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß sie eine vor dem Schaltelement

(23) angeordnete Referenzspannungserzeugungseinrichtung (28) in Form eines ohmisch rückgekoppelten Verstärkers aufweist, durch die die Steuerspannung verstärkt wird, und daß das Schaltelement gesperrt wird, wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers der Batteriespannung im wesentlichen gleich wird.

6. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturcharakteristik-Einstelleinrichtung vorgesehen ist zum Einstellen der Temperaturcharakteristik der Referenzspannungserzeugungseinrichtung.

7. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (23) ein Thyristor ist

8. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Spannungscharakteristik-Einstelleinrichtung zur Abstimmung der Ausgangsspannungen einer im ersten Netzwerk enthaltenen Spannungserzeugungseinrichtung (25) mit einer vorbestimmten Änderungscharakteristik.

9. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungscharakteristik-Einstelleinrichtung einen Schaltkreis mit einem einstellbaren Widerstand aufweist.

10. Batterieladevorrichiung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand eine Mehrzahl fester Widerstände in Parallelschaltung und eine Auswähleinrichtung zum Auswählen eines festen Widerstandes aufweist.

11. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Stromcharakteristik-Einstelleinrichtung zur Abstimmung des Stromes einer im zweiten Netzwerk enthaltenen stromerzeugenden Schaltung (27) mit einer vorbestimmten Charakteristik.

12. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (28) vorgesehen ist, der die Steuerspannung verstärkt.