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Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen
Batterieladegeräte und insbesondere eine
Batterieladevorrichtung zum Laden der Batterie eines im Fahrzeug montierten
Gerätes mit einem von der Fahrzeugbatterie gelieferten Strom.
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Bei bekannten Batterieladevorrichtungen wird die
wiederaufladbare Batterie eines im Fahrzeug montierten Gerätes
durch einen von der Batterie des Automobils gelieferten Strom
geladen. Unabhängig von der Spannung der Batterie des
Automobils beginnt der Ladevorgang automatisch, wenn die
Spannung der Gerätebatterie auf einen vorgegeben Pegel fällt
und endet, wenn die Spannung über einen spezifizierten Pegel
ansteigt oder ein spezifiziertes Zeitintervall abgelaufen
ist. Daher wird die Batterie des Automobils oft gezwungen,
sich bis unter die untere Spannungsgrenze zu entladen, was
eine nicht wiedergutzumachende Beschädigung daran hervorruft.
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In der Beschreibung der UK Patentanmeldung Nr. 8305722,
die unter der Nr. 2136224 am 12. September 1984 offengelegt
wurde, ist ein elektrisches Fahrzeugsystem beschrieben, bei
dem eine erste für eine Last, die eingeschaltet werden kann,
wenn der Motor nicht läuft, bestimmte Batterie und eine
zweite Batterie, die mit der Motorstartereinrichtung
verbunden ist, vorhanden sind. Ein Gleichrichter verhindert,
daß die Motorstarterbatterie über die erste Last entladen
wird, während sie durch einen Generator geladen werden kann,
wenn der Motor läuft.
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Ein Merkmal einer zu beschreibenden Anwendung ist eine
Batterieladevorrichtung für ein in einem Fahrzeug montiertes
Gerät, die die Möglichkeit eine Beschädigung der
Gerätebatterie als Ergebnis des Beginns eines Ladevorgangs bei
laufendem Fahrzeugmotor zu bewirken, minimiert.
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Da die Tatsache, daß ein Fahrzeugmotor läuft, anzeigt,
daß der Gleichstromgenerator des Fahrzeugs dadurch
angetrieben wird und die Batterie des Fahrzeugs lädt, wird
angenommen, daß die Energie der letzteren ausreicht, einen
Ladestrom an die Gerätebatterie zusätzlich zu dem zu den
verschiedenen Schaltkreisen des Fahrzeuges zu liefern. Die
vorliegende Erfindung ist auf diesem Gesichtspunkt aufgebaut,
um die Startzeit des Ladevorgangs der Gerätebatterie zu
bestimmen.
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Ein Batterieladevorrichtung wie sie nachstehend
beschrieben wird, enthält einen ersten Sensor, um zu
detektieren, ob die Spannung der Fahrzeugbatterie höher als
ein spezifizierter Pegel ist. Ein zweiter Sensor ist dafür
vorgesehen, zu detektieren, ob der Fahrzeugmotor läult. Ein
Schalter ist zwischen die Fahrzeugbatterie und die
wiederaufladbare Gerätebatterie geschaltet. Eine Zeitgeberschaltung
reagiert auf die Ausgangssignale von dem ersten und zweiten
Sensor, um den Schalter zu veranlassen, einen Verbindungspfad
zwischen den Batterien für ein Zeitintervall aufzubauen, das
ausreicht, die wiederaufladbare Batterie mit einem van der
Fahrzeugbatterie gelieferten Strom aufzuladen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird detaillierter unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen
dar:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer in einem Fahrzeug
montierten Batterieladevorrichtung für ein Automobil-
Funktelefongerät;
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Fig. 2 eine Darstellung einer Modifikation von Fig. 1;
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Fig. 3 eine Darstellung einer weiteren Modifikation von
Fig. 1;
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Fig. 4 ein Blockschaltbild einer anderen Modifikation von
Fig. 1; und
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Fig. 5 ein der Ausführungsform von Fig. 4 zugeordnetes
Zeitdiagramm.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In Fig. 1 ist eine Batterieladevorrichtung für ein
Automobil-Funktelefongerät gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die
Batterieladevorrichtung enthält einen Zeitgeber 1 und einen Schalter 2,
der auf ein Ausgangssignal von dem Zeitgeber reagiert, um
einen Verbindungspfad von einer Fahrzeugbatterie 40 eines
Automobils über einen Energieeingangsanschluß 3 an einen
Energieausgangsanschluß 4 aufzubauen, über den eine
wiederaufladbare Batterie eine Gleichspannungsenergie an ein in
einem Fahrzeug montiertes Gerät, wie z.B. an ein Automobil-
Funktelefongerät 9 liefert. Bekanntermaßen wird die
Fahrzeugbatterie 40 mit einem von dem Gleichstromgenerator 41 des
Automobils gelieferten Strom geladen, wenn der Fahrzeugmotor
42 als Reaktion auf die von einem Zündungssystem 43
angelegten Zündungsimpulse läuft.
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Zwischen dem Energieeingangsanschluß 3 und Masse ist ein
Spannungssensor 6 angeordnet, der aus einer Serienschaltung
einer Zenerdiode 60, eines Widerstandes 61 und eines
Kondensators 63 besteht, wobei die Verbindung des
Widerstandes 61 und des Kondensators 63 mit dem Zeitgeber 1
verbunden ist, um ein Startsignal anzulegen. Wenn die
Batteriespannung am Anschlußpunkt 3 über einem spezifizierten
Pegel liegt, der durch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode
dargestellt ist, leitet letztere, was einen Anstieg des
Potentials an der Verbindung zwischen dem Widerstand 61 und
dem Kondensator 63 bewirkt. Die Anstiegsflanke dieses
Potentials wird als ein Startsignal an den Zeitgeber 1
angelegt.
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Der Zeitgeber 1 enthält einen Oszillator 10, einen Zähler
11 zum Zählen der Impulse des Oszillators und ein Flipflop 12
mit einem Rücksetzanschluß, der mit dem Ausgang des Zählers
11 verbunden ist. Als Antwort auf das Startsignal von dem
Spannungssensor 6 schaltet das Flipflop 12 auf logisch "1"
und der Zähler 11 beginnt mit dem Zählen der Taktimpulse des
Oszillators 10. Wenn das Intervall T1, das typischerweise 10
Stunden beträgt, von dem Zeitpunkt der Anlegens des
Startsignals des Spannungssensors 6 aus abgelaufen ist,
erreicht der Zähler 11 einen vorgegebenen Wert und setzt das
Flipflop auf logisch "0". Während dieser Zeit ist das
Flipflop 12 auf logisch "1", der Schalter 2 ist
eingeschaltet, und verbindet den Energieeingangsanschluß 3 mit dem
Energieausgangsanschluß 4, um die Batterie 5 mit der von der
Automobilbatterie gelieferten Gleichspannung zu laden. Die
für den Betrieb des Zeitgebers 1 erforderliche Versorgungs
gleichspannung wird von den Eingangsanschluß 3 geliefert.
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Ein Zündungssensor 7 ist für die Detektion eines
Zündungsimpulses von dem Zündungssystem 43 vorgesehen. Dieser
Sensor weist eine Differenzierschaltung auf, die durch einen
Kondensator 70, der zwischen einem Impulseingangsanschluß 8
und der Basis eines Transistors 72 angeschlossen ist, und
durch einen Widerstand 71, der wiederum über der Basis und
dem Emitter des Transistors 72 angeschlossen ist, gebildet
wird. Der Kollektor des Transistors 72 ist über einen
Widerstand 73 mit dem Energieeingangsanschluß 3 einerseits
und mit dem Rücksetzeingang des Zeitgebers 1 andererseits
verbunden, wobei der Emitter des Transistors 72 mit Masse
verbunden ist. Die Zündungsimpulse des Zündungssystems 43
werden an den Anschluß 8 angelegt und durch den Kondensator
70 und den Widerstand 71 differenziert, was ein kurzzeitigen
positiv verlaufenden Impuls bei der Vorderflanke eines jeden
Zündimpulses erzeugt. Der Transistor 72 wird als Antwort auf
einen der positiv verlaufenden Impulse eingeschaltet. Das
Einschalten des Transistors 72 bewirkt, daß eine Spannung an
dessen Kollektor fällt, was eine negativ verlaufenden Impuls
erzeugt, der als ein Startsignal an den Zeitgeber 1 angelegt
wird, der auf die ansteigende (hintere) Flanke des angelegten
negativ verlaufenden Impulses reagiert. Der Zündungssensor 7
enthält ferner einen Transistor 74, dessen Kollektor-Emitter-
Pfad parallel über der Basis und dem Emitter des Transistors
72 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 74 ist mit
dem Ausgangsanschluß des Zeitgebers 1 verbunden. Der
Transistor 74 ist während der Zeit eingeschaltet, während der
die Batterie 5 geladen wird, um zu verhindern, daß der
Transistor 72 auf die nachfolgenden Zündungsimpulse reagiert,
indem ein niederohmiger Pfad über der Basis und dem Emitter
des Transistors 72 aufgebaut wird, so daß der Zähler 11 einen
Zählvorgang fortsetzt.
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Es ist zu sehen, daB der Zeitgeber 1 auf ein Startsignal
reagiert, das entweder von dem Spannungssensor 6 oder dem
Zündungssensor 7 geliefert wird. Wenn der Fahrzeugmotor
gestartet wird und die Spannung der Fahrzeugbatterie in
diesem Moment niedriger als die von dem Spannungssensor 6
spezifizierte ist, dann erzeugt der Zündungssensor 7 das
Startsignal und setzt die Ladevorrichtung in einen
bereitschaftszustand für den Start eines Ladevorgangs. Die
Fahrzeugbatterie 40 wird durch den Gleichstromgenerator 41
schließlich auf einen Pegel aufgeladen, der ausreicht, um
einen Ladestrom an die Gerätebatterie 5 zu liefern. Wenn das
der Fall ist, kann der aktuelle Ladevorgang gestartet werden,
wenn die Spannung der Gerätebatterie 5 niedriger als die der
Fahrzeugbatterie 40 ist. Daher zeigt die Anwesenheit der
Zündungsimpulse am Anschluß 8 an, daß die Fahrzeugbatterie in
der Lage ist, die Batterie 5 zu laden und somit wird
verhindert, daß die Fahrzeugbatterie unter die untere
Spannungsgrenze entladen wird.
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Wenn der Fahrzeugmotor nicht läuft, bewirkt die Spannung
am Energieeingangsanschluß 3, daß ein Startimpuls an den
Zeitgeber 1 an den Zeitgeber 1 angelegt wird, wenn die
Spannung der Fahrzeugbatterie höher als die durch den
Spannungssensor 6 spezifizierte ist. Somit kann die Batterie
5 sicher von der Fahrzeugbatterie wiedergeladen werden, wenn
der Motor nicht läuft.
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Ein modifizierte Form des Zeitgebers 1 ist bei 1A in Fig.
2 dargestellt. In dieser Modifikation enthält der Zeitgeber
1A einen Spannungssensor, der durch eine in Serie über den
Anschlüssen der wiederaufladbaren Batterie 5 geschaltete
Zenerdiode 13 und einen Widerstand 14 gebildet wird, wobei
die Verbindung zwischen der Zenerdiode 13 und dem Widerstand
14 mit dem Rücksetzeingang eines Flipflops 15 verbunden ist.
Das Flipflop 15 besitzt einen Setzeingangsanschluß, der mit
den Ausgängen des Spannungssensors 6 und des Zündungssensors
7 verbunden ist, und einen Ausgangsanschluß, der mit dem
Schalter 2 verbunden ist. Das Flipflop 15 reagiert in einer
ähnlichen Art, wie das Flipflop 12 von Fig. 1 auf einen
Ausgangsimpuls der Sensoren 6 und 7, um den Schalter 2 zur
Initialisierung eines Ladevorgangs einzuschalten. Wenn die
Spannung der geladenen Batterie 5 einen vorgegeben Pegel
überschritten hat, wird die Zenerdiode 13 leitend und
bewirkt eine Spannung über dem Widerstand 14. Diese
Spannung setzt das Flipflop 15 zurück, um den Ladevorgang zu
beenden.
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Eine weitere Modifikation der vorliegenden Erfindung ist
in Fig. 3 dargestellt, bei der das Ausgangssignal des
Spannungssensors 6 an einen Eingang eines UND-Gatters 20
angelegt wird, an das das Ausgangssignal des Zündungssensors
7 ebenfalls angelegt wird, um einen Koinzidenzimpuls zu
erzeugen. Dieser Koinzidenzimpuls wird an den Eingang des
Zeitgebers 1 als ein Startsignal angelegt. Der
Batterieladevorgang wird während einer Motorstartphase verhndert,
wenn die Spannung der Automobilbatterie niedriger als die
durch den Spannungssensor 6 spezifizierte ist, und wenn die
Batterieladevorrichtung von Fig. 1 ein zusätzliche Last für
den Gleichspannungsgenerator des Fahrzeugs darstellt, was
kritisch für einen Motorstartvorgang ist. Wenn dieses der
Fall ist, lädt der Gleichspannungsgenerator des Fahrzeugs die
Automobilbatterie zuerst nach dem Starten des Motors bis die
Spannung höher als die Schwellenspannung des Spannungssensors
6 wird und dem UND-Gatter 20 erlaubt einen Ausgangsimpuls von
dem Zündungssensor 7 durchzulassen, um einen Ladevorgang zu
starten.
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Fig. 4 stellt eine weitere Modifikation der Erfindung
dar, bei der der Zeitgeber bei 1B mit einem zusätzlichen
zweiten Zähler 16 zum Zählen der Impulse vom Oszillator 10,
einem zweiten Flipflop 17 mit einem Rücksetzanschluß, der mit
dem Ausgang des Zählers 16 verbunden ist und einem
Setzeingangsanschluß, der mit dem Setzeingang des Flipflops
12 verbunden ist, gezeigt ist. Ein EXKLUSIV-ODER-Gatter 18
ist mit den Ausgängen der Flipflops 12 und 17 verbunden,
wobei der Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gatters 18 mit dem
Freigabeeingang des zweiten Zählers 16 verbunden ist.
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Ein Sperrgatter 30 ist vorgesehen, damit das Startsignal
von einem der Spannungs- und Zündungssensoren 6 und 7 an die
Setzeingänge der Flipflops 12 und 17 und an die
Rücksetzeingänge der Zähler 11 und 16 angelegt werden kann, wenn
das Ausgangssignal des EXKLUSIV-ODER-Gatters 18 auf einem
logischen "0"-Pegel liegt, und um zu verhindern, daß es
während eines Intervalls T2, das länger als das Intervall T1
ist und unmittelbar dem Ende des Ladevorgangs folgt, an den
Zeitgeber 1B angelegt wird.
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Wenn das Ausgangssignal des EXKLUSIV-ODER-Gatters 18 auf
logisch "O" liegt, bewirkt ein Startsignal von dem Sensor 6
oder 7, daß die Flipflops 12 und 17 auf logisch "1" schalten
und die Zähler 11 und 16 zurücksetzen, wie es in Fig. 5
dargestellt ist. Am Ende des Intervall T1 setzt der Zähler 11
das Flipflop 12 auf logisch "0", was das EXKLUSIV-ODER-Gatter
18 veranlaßt auf "1" zu schalten und den zweiten Zähler 16
freizugeben, mit dem Zählen der Taktimpulse zu beginnen. Am
Ende des Intervalls T2 erreicht der Zähler 16 einen
vorgesetzten Wert und setzt das Flipflop 17 zurück, das das
EXKLUSIV-ODER-Gatter 18 auf logisch 0 setzt.
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Die vorstehende Beschreibung stellt nur bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Verschiedene Modifikationen sind für Fachleute
offensichtlich, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung
abzuweichen, die ausschließlich durch die beigefügten
Ansprüche eingeschränkt wird. Beispielsweise könnten anstelle
der Zündungsimpulse Impulse der Kraftstoffeinspritzung genau
so gut als Anzeige eingesetzt werden, daß der Motor läuft.
Deshalb dienen die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsformen nur der Darstellung und nicht der
Einschränkung.