DE69011462T2 - Anordnung zum Laden einer Batterie. - Google Patents

Anordnung zum Laden einer Batterie.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum laden einer Batterie, wobei die Anordnung folgendes umfaßt:
  • - einen Strom-Frequenz-Wandler zur Erzeugung von Impulsen mit einer Frequenz, die von einem durch die Batterie fließenden Strom abhängig ist,
  • - Rechenmittel zur Bestimmung eines berechneten Ladezustandes der Batterie durch Zählen der Anzahl durch den Strom-Frequenz-Wandler erzeugter Impulse,
  • - Anzeigemittel zur Anzeige des berechneten Ladezustandes als einen Bruchteil der Kapazität der Batterie,
  • - Detektionsmittel zur Detektion wenigstens eines tatsächlichen Ladezustandes der Batterie, wenn die Batterie geladen oder entladen wird sowie
  • - Korrekurmittel zur Korrektur des berechneten Ladezustandes, wenn der detektierte tatsächliche Ladezustand von dem berechneten Ladezustand abweicht.
  • Eine solche Anordnung kann in durch wiederaufladbare Batterien gespeisten Geräten verwendet werden und ist insbesondere zur Verwendung in wiederaufladbaren elektrischen Rasierapparaten geeignet.
  • Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist aus dem Dokument DE-A 23 13 566 bekannt. Während des Ladens und Entladens der Batterie werden die Lade- und Entladeströme in dieser Anordnung mittels eines mit der Batterie in Reihe geschalteten Widerstandes gemessen. Die Spannung an diesem Widerstand wird verstärkt und danach integriert, wobei sowohl die Verstärkung als auch die Integrationskonstante beim Entladen sich von der Verstärkung und der Integrationskonstante beim Laden unterscheidet. Die integrierte Spannung wird mit einer Bezugsspannung verglichen, und jedesmal, wenn diese Bezugsspannung erreicht wird, wird ein Impuls erzeugt, und die integrierte Spannung wird wieder zurückgesetzt. Diese Impulse werden in einem Zähler gezählt, dessen Zählerstand mittels einer den Ladezustand der Batterie anzeigenden Anzeigeeinrichtung sichtbar gemacht wird. Während des Entladens der Batterie wird ein Warnsignal gegeben, wenn ein bestimmter Zählerstand erreicht wird, und die Last wird nach einer bestimmten Zeit abgekoppelt, um ein vollständiges Entladen der Batterie zu verhindern. Während des Ladens der Batterie wird die Ladeschaltung abgeschaltet, wenn ein maximaler Zählerstand erreicht wird, um ein Überladen der Batterie zu verhindern.
  • Während des Ladens oder Entladens der Batterie wird der tatsächliche Ladezustand wenigstens einmal mit Hilfe der Detektionsmittel gemessen. Sie können beispielsweise anzeigen, daß die Batterie vollständig geladen ist, was anhand des dann auftretenden Temperaturanstiegs detektiert wird. Entspricht die Anzahl gezählter vom Strom-Frequenz-Wandler kommender Impulse nicht dem dann auftretenden detektierten Ladezustand, wird die veränderte Batteriekapazität im angezeigten Ladezustand mit Hilfe der Korrekturmittel verarbeitet.
  • Bei der bekannten Anordnung wird der Ladestrom hinsichtlich des Ladewirkungsgrades der betreffenden Batterie korrigiert, wobei der Ladewirkungsgrad immer kleiner als 1 ist. Die Korrektur bleibt jedoch während der gesamten Ladezeit der Batterie die gleiche. Aufgabe der Erfindung ist es, die Ladeeffizienz der Batterie noch weiter zu verbessern.
  • Zu diesem Zweck ist eine erfindungsgemäße Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung außerdem eine Ladeschaltung zum Laden der Batterie mit einem Ladestrom umfaßt, dessen Leistung eine wenigstens schrittweise Anpassung erfährt, die auf dem berechneten und korrigierten Ladezustand der Batterie basiert, wobei die Anpassung sich entsprechend einer vorbestimmten charakteristischen Kurve ändert, die für die Batterie typisch ist und die Beziehung zwischen einem Ladestrom mit einer maximalen Ladeakzeptanz seitens der Batterie und dem Ladezustand der Batterie angibt. Durch Anpassung des Ladestroms an den Ladezustand der Batterie kann beispielsweise ein Überladen vermieden werden. Die Batterie wird nun konstant mit dem größtmöglichen Ladestrom geladen, den die Batterie verarbeiten kann. Solche ein Ladeverfahren ist zum Schnell-Laden der Batterie sehr geeignet.
  • Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel zur Modifizierung des Verhältnisses zwischen der Anhahl Impulse und einer Veränderung des berechneten relativen Ladezustandes eingerichtet sind. Durch Veränderung der der Kapazität der Batterie entsprechenden Anzahl Impulse in den Rechenmitteln wird eine Korrektur des angezeigten Ladezustandes erreicht. Die Lademenge für jeden erzeugten Impuls bleibt die gleiche. Diese Lösung kann mittels eines programmierten Mikroprozessors einfach verwirklicht werden.
  • Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel zur Veränderung der Frequenz der im Strom-Frequenz-Wandler erzeugten Impulse eingerichtet sind. Bei dieser Ausführungsform bleibt die einem bestimmten Prozentsatz der Batteriekapazität entsprechende Anzahl Impulse die gleiche, stattdessen wird jedoch die der Batterie entzogene Lademenge pro erzeugtem Impuls verändert. Diese Ausführungsform kann sehr einfach mit dem Strom-Frequenz-Wandler integriert und ebenfalls einfach mit einer Korrekturschaltung kombiniert werden, die für die Berücksichtigung der mehr als proportionalen Entladung vorgesehen ist, wie sie bei größeren Entladeströmen auftritt.
  • Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der der Strom-Frequenz-Wandler einen in Reihe mit der Batterie geschalteten Meßwiderstand und einen spannungsgesteuerten Oszillator umfaßt, dessen Eingangsklemmen mit den Anschlußklemmen des Meßwiderstandes gekoppelt sind, ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsgesteuerte Oszillator einen Steuereingang hat, um die Frequenz der erzeugten Impulse als Funktion eines dem Steuereingang zugeführten Signals anzupassen. Diese Ausführungsform, bei der der spannungsgesteuerte Oszillator einen Operationsverstärker umfaßt, ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Steuereingang ein Steuereingang des Operationsverstärkers ist. Die Verstärkung der am Meßwiderstand anliegenden Spannung durch den Operationsverstärker wird durch ein von den Detektionsmitteln erzeugtes Signal beeinflußt.
  • Eine Ausführungsform, bei der die Frequenz der erzeugten Impulse auf eine andere Weise beeinflußt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsgesteuerte Oszillator einen Kondensator und einen Komparator umfaßt, wobei ein Eingang des genannten Komparators mit einer Anschlußklemme des Kondensators und ein anderer Eingang mit einer Bezugsspannungsquelle gekoppelt ist, wobei die von der Bezugsspannungsquelle erzeugte Spannung über den Steuereingang des Strom-Frequenz- Wandlers einstellbar ist. Dies kann auch mittels einer Schaltung verwirklicht werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der spannungsgesteuerte Oszillator einen Kondensator und einen zum Kondensator parallel geschalteten Komparator umfaßt, wobei ein Eingang des genannten Komparators mit einer Bezugsspannungsquelle und ein andere Eingang über einen über den Steuereingang des Strom-Frequenz-Wandlers einstellbaren Spannungsteiler mit einer Klemme des Kondensators gekoppelt ist. In diesen zwei Ausführungsformen wird nicht der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers verändert, sondern die Spannung am Kondensator, an dem ein Impuls erzeugt wird, und damit die Integrationszeit für den Strom durch den Meßwiderstand.
  • Zusätzlich zu den Anzeigemitteln zur Anzeige des relativen Ladezustandes, die die Batterieladung als einen Prozentsatz der Kapazität anzeigen, kann die erfindungsgemäße Anordnung außerdem mit einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige wenigstens eines absoluten Ladezustandes versehen sein. Dies ist beispielsweise wichtig für einen wiederaufladbaren elektrischen Rasierapparat, bei dem angezeigt wird, daß die Batterie beinahe erschöpft ist. Um einer Erschöpfung der Batterie zu einem ungünstigen Zeitpunkt vorzubeugen, muß diese Anzeige zu einem Zeitpunkt erfolgen, zu dem die Batterieladung noch für wenigstens eine Rasur ausreicht.
  • Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimmung des Ladezustandes der Batterie außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung weitere Rechenmittel zu Berechnung des wiederzugebenden absoluten Ladezustandes anhand des berechneten relativen Ladezustandes und der Einstellung der Korrekturmittel umfaßt. Auf diese Weise wird der absolute Ladezustand anhand des relativen Ladezustandes und der einem erzeugten Impuls entsprechenden Ladung berechnet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, anhand derer die genannten und andere detailliertere Aspekte der Erfindung im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigen:
  • Figur 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung,
  • Figur 2 ebenfalls schematisch eine zweite Ausführungsform,
  • Figur 3 eine erste Ausarbeitung eines Strom-Frequenz-Wandlers zur Verwendung in der Ausführungsform gemäß Figur 2,
  • Figur 4 eine zweite Ausarbeitung eines Strom-Frequenz-Wandlers, der erfindungsgemäß verwendet werden kann,
  • Figur 5 eine dritte Ausführungsform eines verwendbaren Strom-Frequenz- Wandlers und
  • Figur 6 Ladekennlinien einer wiederaufladbaren Batterie.
  • Figur 1 zeigt eine wiederaufladbare Batterie 10 mit beispielsweise zwei Akkumulatorzellen 11 und 12. Die Batterie kann mittels eines Schalters 20 mit einer Last 21, beispielsweise dem Motor eines elektrischen Rasierapparates, zum Antrieb dieses Motors verbunden werden. Über einen anderen Schalter 30 kann die Batterie zum Laden der Batterie mit einer Ladeschaltung 31 verbunden werden. Die Ladeschaltung kann über die Anschlußklemmen 32 und 33 beispielsweise durch das Stromnetz mit der benötigten Energie versorgt werden. Solche Ladeschaltungen sind den Fachleuten bekannt und können beispielsweise (selbsterregte) Schaltnetzteile sein.
  • Um den Benutzer über den Ladezustand der Batterie 10 zu informieren, ist eine Ladeanzeigeeinrichtung 40 vorgesehen, die beispielsweise eine Anzahl Elemente 42 zur Anzeige des Ladezustandes als Bruchteil der Batteriekapazität enthält. In der Figur ist die Ladung in Einheiten von 20% angegeben. Die Ladeanzeigeeinrichtung 40 kann auch ein optisches Signal 43 und/oder ein aktustisches Signal 44 liefern, um anzuzeigen, daß die Batterie eine nur noch für eine kurze Zeit ausreichende Energiemenge hat, die beispielsweise genügt, um den Apparat für eine begrenzte Anzahl Minuten mit Energie zu versorgen.
  • Zur Bestimmung des Ladezustandes der Batterie ist ein Strom-Frequenz- Wandler 50 vorgesehen, der abhängig vom durch den Strom-Frequenz-Wandler fließenden Strom Impulse erzeugt. Dies ist auch der Entlade- oder Ladestrom der Batterie. Jeder vom Strom-Frequenz-Wandler erzeugte Impuls entspricht einer bestimmten Ladungsmenge, die der Batterie entzogen oder zugeführt wird. Die erzeugten Impulse werden in Rechenmitteln 51 gezählt, und der relative und/oder absolute Ladezustand der Batterie wird anhand der Gesamtanzahl Impulse und der Nennkapazität berechnet.
  • Dieses Verfahren verschafft eine ausreichend genaue Anzeige des Ladezustandes der Batterie, wenn die tatsächliche Kapazität der Batterie der in den Rechenmitteln gespeicherten Nennkapazität entspricht. Mit zunehmenden Alter der Batterie nimmt jedoch die Kapazität einer wiederaufladbaren Nickel-Cadmium-Batterie ab; auch kann sie in einem beträchtlichen Maße durch die Art, wie die Batterie behandelt wird, beeinflußt werden. Beispielsweise wird eine Nickel-Cadmium-Batterie zum Teil inaktiv, wenn sie nicht regelmäßig vollständig geladen und entladen wird. Eine solche Behandlung führt zu einer schnelleren Abnahme der Kapazität.
  • Um bei der Berechnung des Ladezustandes die tatsächliche Kapazität der Batterie zu berücksichtigen, umfaßt die Anordnung Detektionsmittel 53 zur Detektion eines tatsächlichen Ladezustandes. Die Detektionsmittel 53 detektieren beispielsweise die Batteriespannung, die einer Batterie entspricht, die beispielsweise zu 80% entladen ist. Der mittels der Rechenmittel bestimmte Ladezustand wird damit verglichen. Wenn dieser berechnete Ladezustand vom tatsächlichen detektierten Ladezustand abweicht, wird der berechnete Ladezustand über die Korrekturmittel 52 korrigiert. Bei der in Figur 1 gezeigten Anordnung besteht die Korrektur in einer Veränderung der Nennkapazität, die durch die der Gesamtladekapazität der Batterie entsprechende Anzahl Impulse ausgedrückt wird. Darüberhinaus wird die Anzahl Impulse, die einem durch einen der Blöcke 42 angezeigten Bruchteil entspricht, proportional verändert, ebenso wie der Zählerstand, bei dem das optische Signal 42 und/oder das akustische Signal 43 ausgelöst wird. Dieser Zählerstand wird vorzugsweise so verändert, daß die Restladung in der Batterie bei Auslösung der Signale gleich bleibt, so daß der Apparat nach der Auslösung für den gleichen festgelegten Zeitraum, beispielsweise drei Minuten, benutzt werden kann. Die Rechenmittel 51 und die Korrekturmittel 52 werden beispielsweise mittels eines programmierten Mikroprozessors verwirklicht.
  • Die Detektionsmittel 53 umfassen beispielsweise einen Komparator, der die Batteriespannung mit einer daraus abgeleiteten Bezugsspannung vergleicht. Es sei darauf hingewiesen, daß derartige Detektionsmittel an sich bekannt sind, beispielsweise aus US-A 4.563.757 und EP-A 0.115.625. Der tatsächliche Ladezustand kann ebenfalls auf eine andere, den Fachleuten bekannte Weise gemessen werden, beispielsweise, indem die Veränderung der Batteriespannung mit der Zeit anstatt die Batteriespannung selbst gemessen wird. Die Batteriespannung nimmt nämlich bei einer beinahe erschöpften NiCa-Batterie schnell ab.
  • Während die Batterie geladen wird, kann der tatsächliche Ladezustand der Batterie und damit die Batteriekapazität bestimmt werden, und zwar anhand von Parametern wie Temperatur der Batterie, Druck in der Batterie und, bei einer NiCa- Batterie, einer steigenden Batteriespannung und einer im wesentlichen abnehmenden Batteriespannung bei kontinuierlichem Laden. Zusätzlich zu einer einmaligen Detektion des tatsächlichen Ladezustandes bei beispielsweise 80% Entladung oder beinahe vollständiger Ladung könnten die Detektionsmittel auch bei einer größeren Anzahl tatsächlicher Ladungszustände die Korrekturmittel 52 aktivieren. In dem Falle würde die dazu erforderliche Schaltung jedoch komplizierter und damit teurer werden.
  • Falls gewünscht kann die Schaltung außerdem mit Steuermitteln (nicht gezeigt) versehen werden, mit denen die Schalter 30 und 20 geöffnet werden können, wenn Gefahr besteht, daß die Batterie vollständig entladen oder überladen wird.
  • Die Ladeschaltung 31 hat einen Steuereingang 61, der mit den Ausgängen der Rechenmittel 51 und der Korrekturmittel 52 gekoppelt ist. Die Informationen am Steuereingang 61 werden in einem Rechenglied 62 anhand einer in einem Festspeicher 63 ("Read Only Memory", ROM) gespeicherten Tabelle in Signale übersetzt, die von einem Umsetzer 64 in ein geeignetes Steuersignal für eine steuerbare Stromversorgungsquelle 65 umgesetzt werden, wobei diese Stromversorgungsquelle der Batterie 10 über den Schalter 30 einen Ladestrom zuführt. Die Informationen am Steuereingang 61 zeigen den berechneten und korrigierten Ladezustand der Batterie an, und der von der Ladeschaltung zugeführte Ladestrom ist nun von diesen Informationen abhängig. Die Beziehung zwischen diesen Informationen und dem zuzuführenden Strom wird in tabellarischer Form im ROM 63 gespeichert. Die Tabelle kann so viel Werte enthalten, wie Elemtente 42 in der Ladeanzeigeeinrichtung 40 vorhanden sind. Es könnten aber auch weniger oder mehr Werte vorhanden sein. Jedesmal, wenn sich die Informationen am Steuereingang 61 verändern, berechnet das Rechenglied 62 ein neues Signal anhand der im ROM 63 gespeicherten Werte, wobei dieses Signal über den Umsetzer 64 der gesteuerten Stromversorgungsquelle 65 zugeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den von der Stromversorgungsquelle 65 gelieferten Ladestrom dem tatsächlichen Ladezustand der Batterie 10 anzupassen.
  • Figur 2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. In dieser Figur haben vergleichbare Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1. In dieser Ausführungsform wird der berechnete Ladezustand dem tatsächlichen Ladezustand nicht dadurch angepaßt, daß die Anzahl der einer Veränderung der Ladung entsprechenden Impulse korrigiert wird, sondern dadurch, daß die der Batterie entzogene und einem Impuls entsprechende Ladungsmenge verändert wird. Zu diesem Zweck ist eine Einstellschaltung 54 mit den Rechenmitteln 51 sowie den Detektionsmitteln 53 gekoppelt, mit denen der Strom-Frequenz-Wandler 50 gesteuert wird, so daß die Frequenz verändert werden kann, wenn sich herausstellt, daß der berechnete Ladezustand und der tatsächliche Ladezustand nicht übereinstimmen. Die einem relativen Ladezustand entsprechende Anzahl Impulse bleibt mittels dieser Schaltung gleich. Für eine absolute Anzeige des Ladezustandes, beispielsweise eines Schwellenwertes, bei dem die optischen oder aktustischen Signale 43 beziehungsweise 44 ausgelöst werden, ist es notwendig, die betreffenden Grenzwerte, die in einer Anzahl Impulse ausgedrückt werden, in den Rechenmitteln 51 anzupassen. Die Einstellschaltung 54 kann auch die Frequenz anpassen, wenn eine mehr als proportionale Entladungsgeschwindigkeit vorliegt, beispielsweise in Folge eines zu großen Entladungsstroms.
  • Das Rechenglied kann mittels eines programmierten Mikroprozessors verwirklicht werden. Die steuerbare Stromversorgungsquelle 65 und der Umsetzer 64 können in einer programmierbaren Stromversorgungsquelle kombiniert werden. Die Anzahl Schritte, mit denen der von der Stromversorgungsquelle 65 gelieferte Ladestrom eingestellt werden kann, braucht nicht gleich der Anzahl der Schritte zu sein, mit denen die Ladeanzeigeeinrichtung 40 den Ladezustand der Batterie 10 berechnen kann. Es ist beispielsweise möglich, den Ladezustand in Schritten von 10% zu berechnen und zehn Werte im ROM 63 zur Berechnung des dazugehörigen Ladestromes zu speichern.
  • Die im ROM 63 gespeicherte Tabelle legt faktisch das Ladeverfahren für die Batterie fest. Eine Vielzahl von Ladeverfähren, die in eine unterschiedliche Anzahl Schritte unterteilt sind oder nicht, kann gespeichert werden. Ein sehr interessantes ladeverfahren ist in dem Graphen in Figur 6a gezeigt. In diesem Graphen ist der Strom IM, der der maximalen Ladeakzeptanz seitens einer Batterie entspricht, in diesem Falle einer NiCa-Batterie, als Funktion des relativen Ladeszustandes SOC der Batterie eingezeichnet. Diese Beziehung ist experimentell bestimmt worden und für den Batterietyp charakteristisch. Eine Batterie kann mittels eines Ladestromes, der sich entsprechend der gezeigten charakteristischen Kurve verändert, sehr schnell wieder aufgeladen werden, und zwar ohne irgendein Risiko einer Gasentwicklung in der Batterie oder anderer unerwünschter Nebeneffekte. In Figur 6b wird die charakteristische Kurve dieses Schnell-Ladeverfahrens in vier Schritten angenähert, die den 20%-Schritten der Ladeanzeigeeinrichtung 40 entsprechen. Vier Schritte dieses Ladeverfahrens werden dann auch im ROM 63 gespeichert; eine genauere Annäherung mit mehr als vier Schritten und ebensovielen im ROM 63 ist alternativ möglich.
  • Figur 3 zeigt eine Ausführungsform eine Strom-Frequenz-Wandlers, der in der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet werden kann. Diese Figur zeigt nur den Strom-Frequenz-Wandler und die direkt damit gekoppelten Elemente. In dieser Ausführungsform und in den folgenden Ausführungsformen sind die Korrekturmittel in den Strom-Frequenz-Wandler integriert.
  • Der Strom-Frequenz-Wandler umfaßt einen mit der Batterie 10 in Reihe geschalteten Widerstand 501. Wenn die Batterie Strom liefert oder geladen wird, fällt am Widerstand 501 eine Spannung ab. Dieser Spannungsabfall wird von einem spannungsgesteuerten Oszillator in eine Folge von Impulsen umgesetzt, deren Frequenz von der Spannung an diesem Widerstand abhängt. Hierzu sind zwei Eingänge eines Operationsverstärkers 502 parallel zum Widerstand 501 geschaltet, wobei der Ausgang des Verstärkers einen Strom liefert, der zum Spannungsunterschied an den Eingängen und damit zu dem durch die Batterie fließenden Strom proportional ist. Ein Kondensator 503 wird mittels des Ausgangsstroms des Operationsverstärkers 502 geladen. Die Reihenschaltung eines Schalters 505, beispielsweise ein Transistor und ein Widerstand 507, ist zu diesem Kondensator parallel geschaltet. Die Spannung an dem Kondensator 503 wird mittels eines Komparators 504 mit einer Bezugsspannung Uref verglichen. Die Kondensatorspannung wird dem Komparator über einen Spannungsteiler zugeführt, der ein Element 509 mit einer einstellbaren Impedanz, beispielsweise einem FET, und einen Widerstand 508 umfaßt. Der Ausgang des Komparators 504 ist mit dem Steuereingang des Schalters 505 gekoppelt, so daß die geöffnete oder geschlossene Stellung dieses Schalters von den Spannungen an den Eingängen des Komparators abhängt.
  • Sobald der Kondensator 503 so weit geladen ist, daß die Spannung am Ausgang des Spannungsteilers die Bezugsspannung Uref übersteigt, schaltet der Komparator um, und der Schalter 505 wird geschlossen. Der Kondensator 503 wird dann über den Widerstand 507 entladen, und gleichzeitig wird ein Spannungsimpuls am Ausgang 506 des Strom-Frequenz-Wandlers erzeugt.
  • Der Schwellenwert, bei dem der Komparator 504 umschaltet, ist von der Einstellung des Elementes 509 mit einer veränderbaren Impedanz abhängig. Diese Einstellung wird über eine Einstellschaltung 54 und den Steuereingang 510 des Strom- Frequenz-Wandlers gesteuert. Indem dafür gesorgt wird, daß auch die Impedanz des Elementes 509 mit abnehmender Batteriekapazität sinkt, bleibt die relative Ladungsmenge, der jeder am Ausgang 506 erzeugte Impuls entspricht, als Bruchteil der Batteriekapazität konstant. Die Einstellschaltung 54 ist über einen Eingang 541 mit den Rechenmitteln 51 verbunden. Die Detektionsmittel 53 haben einen zweiten Ausgang 531, mit dem den Rechenmitteln 51 ein Signal zur Bestimmung des absoluten Ladezustandes zugeführt wird.
  • Anstatt einen veränderbaren Spannungsteiler zu verwenden, kann auch der Wert der Bezugsspannung Uref verändert werden, um den Schwellenwert, bei dem der Kondensator entladen wird, an die veränderte Batteriekapazität anzupassen. Ein solcher Strom-Frequenz-Wandler ist in Figur 4 gezeigt.
  • Diese Figur ist mit Figur 3 weitgehend identisch; der identische Teil wird nicht beschrieben. Der der Figur 4 entsprechende Strom-Frequenz-Wandler umfaßt eine einstellbare Bezugsspannungsquelle 511, die die Bezugsspannung Uref erzeugt, mit der die Spannung am Kondensator 503 verglichen wird. Die Einstellung der Bezugsspannungsquelle 511 wird von den Rechenmitteln 51, von den Detektionsmitteln 53 und von der Einstellschaltung 54 über den Steuereingang 510 des Strom-Frequenz-Wandlers gesteuert.
  • Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform. Diese Figur ist ebenfalls weitgehend mit den Figuren 3 und 4 identisch; im folgenden werden lediglich die Unterschiede beschrieben. Die Schaltung nach Figur 5 umfaßt einen Operationsverstärker 502, dessen Verstärkungsfaktor und damit der Ausgangsstrom einstellbar ist, so daß die Geschwindigkeit, mit der der Kondensator 503 geladen wird, nicht allein von dem Spannungsabfall am Widerstand 501 abhängt, sondern auch von dem Signal, das dem Steuereingang des Operationsverstärkers 502 zugeführt wird. Dieser Steuereingang ist über den Eingang 510 des Strom-Frequenz-Wandlers mit dem Ausgang der Einstellschaltung 54 gekoppelt, wobei dieser Ausgang seinerseits mit den Rechenmitteln 51 und den Detektionsmitteln 53 gekoppelt ist.

Claims (9)

1. Anordnung zum laden einer Batterie (10), wobei die Anordnung folgendes umfaßt:
- einen Strom-Frequenz-Wandler (50) zur Erzeugung von Impulsen mit einer Frequenz, die von einem durch die Batterie (10) fließenden Strom abhängig ist,
- Rechenmittel (51) zur Bestimmung eines berechneten Ladezustandes der Batterie (10) durch Zählen der Anzahl durch den Strom-Frequenz-Wandler (50) erzeugter Impulse,
- Anzeigemittel (40) zur Anzeige des berechneten Ladezustandes als einen Bruchteil der Kapazität der Batterie,
- Detektionsmittel (53) zur Detektion wenigstens eines tatsächlichen Ladezustandes der Batterie (10), wenn die Batterie (10) geladen oder entladen wird sowie
- Korrekturmittel (52; 54) zur Korrektur des berechneten Ladezustandes, wenn der detektierte tatsächliche Ladezustand von dem berechneten Ladezustand abweicht, dadurch gekenneichnet, daß die Anordnung außerdem eine Ladeschaltung (31) zum Laden der Batterie (10) mit einem Ladestrom umfaßt, dessen Wert eine wenigstens schrittweise Anpassung erfährt, die auf dem berechneten und korrigierten Ladezustand der Batterie basiert, wobei die Anpassung sich entsprechend einer vorbestimmten charakteristischen Kurve ändert, die für die Batterie typisch ist und die Beziehung zwischen einem Ladestrom mit einer maximalen Ladeakzeptanz seitens der Batterie und dem Ladezustand der Batterie angibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel (52) zur Veränderung der Anzahl Impulse eingerichtet sind, die zur Repräsentierung einer vorbestimmten Veränderung des berechneten Ladezustandes der Batterie (10) benötigt wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel (52) zur Veränderung der Frequenz der vom Strom-Frequenz-Wandler (50) erzeugten Impulse eingerichtet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom- Frequenz-Wandler (50) einen in Reihe mit der Batterie (10) geschalteten Meßwiderstand (501) und einen spannungsgesteuerten Oszillator umfaßt, dessen Eingangsklemmen mit den Klemmen des Meßwiderstandes (501) gekoppelt sind, wobei der spannungsgesteuerte Oszillator einen Steuereingang (510) hat, um die Frequenz der erzeugten Impulse als Funktion eines dem Steuereingang (510) zugeführten Signals anzupassen.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsgesteuerte Oszillator einen Operationsverstärker (502) mit einem Verstärkungssteuerungseingang zur Steuerung der Verstärkung umfaßt, wobei der Verstärkungssteuerungseingang mit dem Steuereingang (510) verbunden ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsgesteuerte Oszillator einen Kondensator (503) und einen Komparator (504) umfaßt, wobei ein Eingang des Komparators (504) mit einer Anschlußklemme des Kondensators (503) und ein anderer Eingang mit einer Bezugsspannungsquelle (511) gekoppelt ist, wobei eine von der Bezugsspannungsquelle (511) erzeugte Bezugsspannung über den Steuereingang (510) des spannungsgesteuerten Oszillators einstellbar ist.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsgesteuerte Oszillator einen Kondensator (503) und einen mit dem Kondensator (503) gekoppelten Komparator (504) umfaßt, wobei ein Eingang des Komparators (504) mit einer Bezugsspannungsquelle (Uref) und ein anderer Eingang über einen über den Steuereingang (510) des spannungsgesteuerten Oszillator einstellbaren Spannungsteiler (508, 509) mit einer Anschlußklemme des Kondensators (503) gekoppelt ist.
8. Anordnung nach Anspruch 1, die außerdem Anzeigemittel (43, 44) zur Anzeige wenigstens eines absoluten Ladezustandes umfaßt, sowie Rechenmittel (51) zur Berechnung des absoluten Ladezustandes anhand des berechneten und korrigierten Ladezustandes.
9. Rasierapparat mit einer wiederaufladbaren Batterie (10), einem über einen Schalter (20) mit der Batterie (10) gekoppelten Motor (21) und einer Anordnung nach Anspruch 1, die mit der Batterie (10) gekoppelt ist, um die Batterie (10) zu laden.
DE69011462T 1989-10-25 1990-10-22 Anordnung zum Laden einer Batterie. Revoked DE69011462T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8902639 1989-10-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69011462D1 DE69011462D1 (de) 1994-09-15
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