DE69322320T2

DE69322320T2 - Vorrichtung zur überwachung des ladezustandes einer batterie

Info

Publication number: DE69322320T2
Application number: DE69322320T
Authority: DE
Inventors: Patrick R. Houston Tx 77084 Cooper; Joseph F. Cypress Tx 77429 Freiman; Randall L. Cypress Tx 77429 Hess; Armando Houston Tx 77098 Interiano
Original assignee: Compaq Computer Corp
Current assignee: Compaq Computer Corp
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: DE69322320D1; ATE174126T1; JP3547433B2; CA2106672A1; WO1993015412A1; JPH06509650A; US5315228A; AU3474993A; EP0577810A1; EP0577810B1

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Überwachen des Ladezustands einer Batterie gerichtet, um die Ladekapazität und den Ladezustand der Batterie zu überwachen.
Computer werden häufig an Orten benötigt, wo Wechselstrom nicht zur Verfügung steht. Aufladbare Batterien werden typischerweise als eine alternative Stromquelle verwendet, wie Nickelcadmium (NiCad) und kürzlich Nickelmetallhydrid (NiMH) Batterien, die für einen tragbaren Computer Strom für mehrere Stunden bereitstellen können. Da aufladbare Batterien eine begrenzte Lebensdauer haben, ist es erwünscht, die Lebensdauer jeder Batterie zu maximieren und die maximale Leistung von jeder Batterie während eines jeden Entladezyklus zu erhalten. Um diese Ziele zu erreichen, ist es notwendig, die Batterie vollständig und wirksam zu laden, ohne eine übermäßige Temperatur oder Überladung hervorzurufen.
Viele Batterieladegeräte, die gegenwärtig in Verwendung sind, laden aufladbare Batterien nicht wirkungsvoll, wodurch sie die nützliche Lebensdauer der Batterie begrenzen. Obgleich einige Batterieladegeräte die Temperatur und die Spannung überwachen, um ein schnelles Laden zu vermeiden, wenn die Batteriespannung zu niedrig ist und die Batterietemperatur noch nicht innerhalb des annehmbaren Temperaturbereiches für ein schnelles Aufladen ist, wie die Batterieladegeräte, die in den US Patenten US-A-5 136 231 und US-A-5 382 893 geoffenbart sind (Anmeldungsaktenzeichen 596,223, eingereicht am 12. Oktober 1990, und 701,657, eingereicht am 16. Mai 1991), besitzen die meisten bekannten Batterieladegeräte nicht die Fähigkeit, genau den Ladezustand und die Gesamtladekapazität zu bestimmen, und können somit die Batterie überladen, wodurch ihre Nutzlebensdauer verringert wird. Beispielsweise setzen viele NiCad Batterieladegeräte schnelles Laden fort, bis die Batteriespannung eine Spitze erreicht und beginnt, abzunehmen. Es ist jedoch erkannt worden, daß dieses Verfahren mit negativer Spannungsänderung manchmal die Batterie überlädt, wodurch eine Beschädigung und Senkung bei der Spannung hervorgerufen wird. Typische NiMH Batterieladegeräte nei gen auch dazu, die Batterie zu überladen, wodurch eine Oxidation des Hydrids in den Zellen bewirkt wird.
Ein Grund für eine übermäßige Temperatur und das Überladen von NiCad und NiMH Batterien war die Schwierigkeit den Ladezustand zu bestimmen, da die Spannung im wesentlichen die gleiche unabhängig von dem Ladezustand über einen sehr breiten Bereich ist. Des weiteren hat, wenn die Batterie entfernt und ersetzt wurde, das System keine Möglichkeit, die Ladegeschichte und den restlichen Ladezustand der Batterie zu bestimmen. Einige Verfahren schätzten den Ladezustand, indem die Ladung und der Entladestrom durch die Batterie hindurch über eine Zeitdauer überwacht wird, wobei aber diese Verfahren einen Anfangsladezustand annehmen. Diese Verfahren zeigten sich ungenau, wenn eine teilweise entladene Batterie verwendet wurde. Obgleich der Entladezustand für eine gegebene Batterie in einem gegebenen System gemessen werden kann, sind Batterien typischerweise austauschbar, so daß, wenn die Batterie ersetzt wird, das System nicht den Ladezustand der neuen Batterie bestimmen konnte. Auch neigen aufladbare Batterien dazu, sich während der nichtbenutzten Zeiten zu entladen, was als Selbstentladung bezeichnet wird, so daß ein System, das während einer Zeitdauer abgeschaltet war und dann eingeschaltet wurde, keine Möglichkeit hatte, die Größe der Selbstentladung zu bestimmen, die aufgetreten war.
Des weiteren neigt die Gesamtladekapazität einer Batterie, die typischerweise als der Ampere-Stunden-(Ah)-Nennwert bezeichnet wird, dazu, sich mit der Zeit und der Benutzung zu ändern. Beispielsweise nimmt die Ladekapazität der Batterie typischerweise zu und nimmt dann mit der Zeit bei Benutzung ab, bis die Batterie gegebenenfalls keine Ladung mehr hält und ausgetauscht werden muß. Beispielsweise besitzen NiCad Batterie einen Speichereffekt, der eine niedrigere Leistung nach mehreren Teilade- und Entladezyklen bewirkt.
Eine besondere Technik, die in Personalcomputern verwendet wird und als Batterieüberwachung bekannt ist, schätzt die Größe der verbleibenden Rufladung auf der Grundlage der abgelaufenen Auflade- und Entladezeit ab und wandelt dies in die verbleibende nutzbare Zeit um. Diese Technik hat sich als unzuverlässig gezeigt, da sie annimmt, daß sich die gesamte Ladekapazität der Batterie nicht mit der Zeit ändert. Des weiteren kann diese Technik eingehende und ausgehende Ladungen nicht verfolgen und die Selbstentladung nicht berücksichtigen.
Es ist deshalb erwünscht, eine Batterie so schnell und wirksam wie möglich zu laden, ohne ihr maximal nützliches Leben zu verringern. Um dieses Ziel zu erreichen, muß die schnelle Aufladung zur richtigen Zeit beendet werden, ohne die Batterie zu überladen. Es ist auch erwünscht, genau die gesamte Ladekapazität sowie den Ladezustand zu jeder gegebenen Zeit zu überwachen und zu berechnen, wobei Faktoren, wie Selbstentladung und verringerte Kapazität, berücksichtigt werden und diese Informationen dem Benutzer bereitgestellt wird.
EP-0225106 beschreibt auch eine Anzeigeeinrichtung für den Batterieladezustand, die den Ladezustand einer Batterie überwacht, und die eine Einrichtung zur Überwachung des Lade- und Entladestroms der Batterie und eine Einrichtung zur Angabe umfaßt, daß die Batterie vollständig entladen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Computersystem bereitgestellt, das eine Einrichtung zum Überwachen des Batterieladezustands einer Batterie in dem Computersystem einschließt, wobei die Einrichtung umfaßt:
eine Einrichtung zum Laden der Batterie; eine Einrichtung zum Speichern eines Ladezustandswerts der genannten Batterie;
eine Einrichtung zum Überwachen des Ladestroms der genannten Batterie und zum Erhöhen des genannten Ladezustandswerts auf der Grundlage des genannte Ladestroms der genannten Batterie
eine Einrichtung zum Überwachen des Entladestroms der genannten Batterie auf der Grundlage eines normalen Betriebs des genannten Computersystems und zum Verringern des genannten Ladezustandswerts auf der Grundlage des genannten Entladestroms der genannten Batterie
eine Einrichtung zum Bestimmen, wenn sich die genannte Batterie auf einen vorbestimmten Wert entlädt;
eine Einrichtung zum Speichern eines Werts, der für den vollen Ladungswert der genannten Batterie repräsentativ ist, und
eine Einrichtung, die mit der genannten Einrichtung zum Bestimmen, wenn sich die genannte Batterie auf einen vorbestimmten Wert entlädt, mit der genannten Einrich tung zum Speichern des genannten vollen Aufladewerts und der genannten Einrichtung zum Speichern des genannten Ladezustandswerts verbunden ist, um den genannten vollen Aufladewert um eine Größe zu ändern, die gleich einem Anteil des genannten Ladezustandswerts ist, der übrig bleibt, wenn sich die genannte Batterie auf den genannten vorbestimmten Wert entlädt.
Eine Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustands einer Batterie tastet den Lade- und Entladestrom durch entweder eine Nickelcadmium (NiCad) oder eine Nickel-Metall- Hydrid (NiMH) Batterie sowie die Batteriespannung und die Temperatur während des Ladens ab und berechnet genau die gesamte Ladekapazität und den verbleibenden Ladezustand in der Batterie. Die vorliegende Erfindung enthält eine Mikrokontrollerschaltung mit einem Speicher und einem Kommunikationsport, die alle in derselben Batterieeinheit wie die Batterie angeordnet sind und von der Batterie selbst versorgt werden. Auf diese Weise überwacht die Batterieüberwachungseinrichtung den Batterieladezustand zu allen Zeiten, speichert die Ladeinformationen und liefert die Ladeinformationen an ein Computersystem, das mit der Batterieeinheit gekoppelt ist.
Von der Gesamtlade- oder "Tank"-Kapazität, um eine bequeme Analogie zu verwenden, wird ursprünglich angenommen, daß sie der Ampere-Stunde-(Ah)-Nennwert ist, der durch den Batteriezellenhersteller definiert ist, aber fortlaufend über die Zeit und die Verwendung aktualisiert wird. Insbesondere wird, wenn die Batterie ihre volle Entladung erreicht, wie sie durch einen vorbestimmten Entladespannungswert festgelegt ist, irgendein verbleibender berechneter Ladewert, ob positiv oder negativ, durch 2 dividiert und von der vorhergehend berechneten Tankkapazität subtrahiert, wodurch eine neue Tankkapazität geschaffen wird. Während aufeinanderfolgender Zyklen wird somit der Tankkapazitätswert an den besonderen Batteriezustand angepaßt. Wenn die Batterie vollständig geladen ist, wird der Ladezustand gleich der Tankkapazität gesetzt.
Eine Ladeüberwachungsschaltung gemäß der Erfindung enthält einen "Kraftstoffmesser", um die Analogie fortzusetzen, der genau den verbleibenden Ladezustand in der Batterie zu jeder Zeit angibt. Die Ladeüberwachungsschaltung tastet konstant den Lade- oder Entladestrom durch die Batterie ab und wandelt diesen in einen Coulomb- oder Ladungsmengenwert um, der zu dem Ladezustand addiert oder von ihm subtrahiert wird. Der Mikrokontroller mißt periodisch die Offsetspannungen, die Ungenauigkeiten der Strommeßschaltungen bewirken, und subtrahiert die Offsets, um die Datengenauigkeit zu gewährleisten. Die vorliegende Erfindung behält einen genauen Ladezustand bei, indem die Ladeineffizienz berücksichtigt wird und ein der Temperatur proportionaler Faktor von dem Ladecoulombwert subtrahiert wird, während die Batterie schnell geladen wird. Auch kann die Anzahl der Sekunden an verbleibender Ladung berechnet werden, indem der Ladezustand durch die momentane Entladerate dividiert wird.
Eine Ladeüberwachungsschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwacht auch die Batterieselbstentladung, indem die Dauer der Nichtverwendung zeitlich bestimmt und ein Prozentsatz der Gesamtladung wegen der Selbstentladung auf der Grundlage der einsatzfreien Zeitdauer subtrahiert wird.
Eine Ladeüberwachungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt auch genau den optimalen Punkt der schnellen Aufladebeendigung für unterschiedliche Batteriearten, einschließlich NiCad und NiMH Batterien. Während der schnellen Aufladung überwacht die Schaltung Änderungen der Spannung und der Temperatur der Batterie. Wenn die Ladekapazität und -spannung der Batterie oberhalb bestimmter Wert sind, und wenn sich die Spannung stabilisiert, während die Temperatur um eine vorbestimmte Größe ansteigt, dann wird die schnelle Aufladung beendet ist. Dieses besondere Verfahren arbeitet bei beiden Arten von Batterien und verhindert eine übermäßige Temperatur und eine Überladung. Sobald die schnelle Aufladung beendet wird, wird während einer vorbestimmten kurzen Zeitdauer eine Zusatzladung bei einem gewissen, vorbestimmten Ladeerhaltungsstrom vorgesehen. Nach dem Zusatz wird eine stabilisierende Ladubngserhaltungsgröße bereitgestellt. Indem die Ladekapazität sowie die Spannungs- und Temperaturänderung überwacht werden und die Zusatzladung verwendet wird, wird eine übermäßige Temperatur der Batterie 13 in hohem Maß verringert oder ausgeschlossen, wodurch sich die nützliche Lebensdauer und Kapazität der Batterie erweitern.
Ein besseres Verständnis der Erfindung kann erhalten werden, wenn die folgende, ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Computersystems ist, das die Vorrichtung zur Kontrolle und Überwachung der Batterieladung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm der Batterieeinheit der Fig. 1 ist;
Fig. 3A und 3B ausführlichere, schematische Diagramme der Batterieeinheit der Fig. 1 sind; und
Fig. 4-4G Ablaufdiagramme sind, die die Arbeitsweise eines Softwareprogramms der vorliegenden Erfindung darstellen, das auf dem Mikrokontroller der Fig. 2 arbeitet.
Nun auf Fig. 1 Bezug nehmend ist ein Computersystem C gezeigt, das mit einer lösbar verbundenen Batterieeinheit B und einem lösbar verbundenen Wechselstromadapter A verbunden ist. Das Computersystem C ist ausgelegt, Strom von dem Wechselstromadapter A oder von der Batterieeinheit B zu erhalten, wenn kein Wechselstrom ohne weiteres verfügbar ist. Der Wechselstromadapter A wandelt Wechselstrom um, um eine Spannung von bevorzugt 18 Volt zwischen einem Signal VBATT und Masse bereitzustellen, die mit dem Computer C verbunden ist. Die Batterieeinheit B ist zwischen dem VBATT Signal und Masse verbunden und liefert bevorzugt eine Nennspannung von ungefähr 13 Volt zwischen dem VBATT Signal und Masse an das Computersystem C, wenn der Wechselstromadapter A nicht verbunden ist.
Der Wechselstromadapter A liefert auch Strom, um eine aufladbare Batterie 20 in der Batterieeinheit B aufzuladen. Die Batterieeinheit B könnte auch entfernt und in einer getrennten schnellen Aufladeeinheit (nicht gezeigt) angeordnet werden. Sowohl der Wechselstromadapter A als auch die schnelle Aufladeeinheit liefern Strom, um die Batterie 20 in sehr ähnlicher Weise aufzuladen, so daß nur der Wechselstromadapter A erörtert wird.
Die aufladbare Batterie 20 ist bevorzugt eine Nickel-Cadmium (NiCad) oder eine Nickel- Metallhydrid (NiMH) Batterie mit 10 Zellen, deren positive Klemme mit dem VBATT Signal verbunden ist und deren negative Klemme mit einem Signal verbunden ist, das als NEG bezeichnet ist. Die Batterie 20 liefert bevorzugt eine Nennungspannung von 13,2 Volt zwischen dem VBATT und dem NEG Signal, wenn die Batterie 20 vollständig geladen ist, obgleich sich diese Spannung etwas in Abhängigkeit von dem Ladezustand der Batterie 20 ändert, und üblicherweise zunimmt, wenn die Batterie 20 geladen wird. Wenn die Batterie 20 eine NiMH Batterie ist, hat sie bevorzugt einen ursprünglichen Ampere-Stunden-(Ah)-Nennwert von 1,95 Ah, wie er durch den Hersteller spezifiziert ist. Wenn die Batterie eine NiCad Batterie ist, hat sie bevorzugt einen Nennwert von 1,65 Ah. Der Ah-Nennwert bestimmt die ursprüngliche Ladekapazität der Batterie 20, die sonst als die Tankkapazität oder Nennergröße bezeichnet wird, obgleich sich die Ladekapazität mit der Zeit und der Benutzung ändert. In der Praxis wird der Ah-Nennwert praktisch von dem Datenblatt des Herstellers der Batteriezelle abgeleitet, indem die Gesamtzahl an Coulomb berechnet wird, die durch Entladung einer vollständig geladenen Batteriezelle geliefert wird, bis ihre Spannung gleich einem entladenen Spannungspegel wird, der bevorzugt 1,1 Volt bei jeder Zelle der Batterie 20 ist. Der 1,95 Ah-Nennwert für NiMH und der 1,65 Ah-Nennwert für NiCad ist etwas niedriger als die abgeleiteten Nennwerte, so daß eine neue Batterieeinheit gegebenenfalls ihre Kapazität zu den abgeleiteten Nennwerten aufbaut.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine Ladekontroll- und Überwachungsschaltung 22 in derselben Batterieeinheit B wie die Batterie 20 enthalten und mit dem VBATT und dem NEG Signal verbunden. Ein Temperatursensor 24, der bevorzugt ein LM 35 von National Semiconductor ist, ist in guter Wärmeberührung mit der Batterie 20 verbunden und liefert ein Signal TEMP, dessen Spannungspegel proportional der Temperatur der Batterie 20 ist. Das TEMP Signal wird der Ladekontroll- und Überwachungsschaltung 22 geliefert. Die Ladekontroll- und Überwachungsschaltung 22 enthält einen seriellen Kommunikationsport, um Daten auf einem Signal bereitzustellen und zu erhalten, das als SERLINK bezeichnet ist. Das Computersystem C ist mit dem SERLINK Signal verbunden und enthält bevorzugt einen 80C51 Tastatur Kontroller, so daß das Computersystem C und die Ladekontroll- und Überwachungsschaltung 22 serielle Daten über das SERLINK Signal austauschen können, bevorzugt mit einer Rate von 1200 Bits pro Sekunde. Diese Kommunikationsverbindung wird des weiteren unten beschrieben.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein vereinfachtes Blockdiagramm der Batterieeinheit B der Fig. 1 gezeigt ist. Die Fig. 3A und 3B enthalten weitere Einzelheiten der Batterieeinheit B, und auf sie wird während der gesamten Erörterung der Fig. 2 Bezug genommen. Die positive Klemme der Batterie 20, die das VBATT Signal ist, ist mit dem Eingang eines Spannungsreglers, vorzugsweise eines LM2936, verbunden, der ein 5 Volt Versorgungssignal liefert, das als +5 V bezeichnet ist. Das +5 V Signal wird durch ein LC Filter 32 gefiltert, das ein gefiltertes 5 Volt Signal liefert, das FVCC bezeichnet ist. Das FVCC Signal ist mit der FVCC Eingangsklemme eines Mikrokontrollers 34 verbunden, der bevorzugt ein TMP47C241 CMOS 4-Bit Mikrokontroller ist, der von Toshiba Corporation hergestellt wird. Der Mikrokontroller 34 enthält einen 2k Byte Festwertspeicher (ROM) 36, einen 64 Byte Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 38, einen internen Zeitgeber 40 und eine 4-Bit serielle Schnittstelle, die mit dem SERLINK Signal verbunden ist. Vier analoge Eingänge des Mikrokontrollers 34, die als AIN0, AIN1, AIN2 bzw. AIN3 bezeichnet sind, sind mit einem internen 8 Bit Analog/Digital-(A/D)-Wandler 41 verbunden, der ein Analogsignal, das von irgendeinem der Eingänge AIN0-AIN3 geliefert wird, in eine proportionale Binärzahl von 8 Bit umwandelt, die als zwei hexadezimale Zahlen gelesen wird. Ein geschaltetes Signal von 5 Volt, das als SWVCC bezeichnet und unten weiter beschrieben ist, ist mit dem Mikrokontroller 34 verbunden, um eine analoge Bezugsspannung für den internen Analog/Digital-(A/D)-Wandler 41 zu liefern.
Der Mikrokontroller 34 schließt bevorzugt eine Haltefunktion ein, so daß, wenn er auf Halten gesetzt oder zum Schlafen gebracht wird, er sehr wenig Strom von der Batterie 20 zieht. Dies wird gemacht, wenn die Batterieeinheit B von dem Wechselstromadapter A und dem Computersystem C entfernt ist, da die Ladekontroll- und Überwachungsschaltung 22 ihre gesamte Energie von der Batterie 20 ableiten muß. Der Mikrokontroller 34 schließt somit einen Eingang HOLD* ein, der mit einem Signal WAKEUP verbunden ist, das eine Schlafanforderung bereitstellt, wenn das WAKEUP Signal hochgezogen wird. Ein Stern an dem Ende des Signalnamens oder Eingangs bezieht sich auf ein Signal, das aktiv ist, wenn es niedrig bestätigt ist, solange es nicht anders festgelegt wird, und das Umgekehrte des Signalnamens ohne Stern ist. Der Mikrokontroller 34 arbeitet normal, wenn das WAKEUP Signal hoch ist.
Das +5V Signal ist mit dem Eingang einer programmierbaren Doppelbasisdioden- (PUJT)-Schaltung 42 verbunden, die einen mit dem WAKEUP Signal verbundenen Ausgang aufweist. Die PUJT-Schaltung 42 arbeitet als ein Aufweckzeitgeber mit einer Periode von 5 Sekunden, der widerstandsmäßig das WAKEUP Signal während des größten Teils der 5 Sekundenperiode nach unten zieht, wenn das WAKEUP Signal nicht sonst hoch bestätigt ist, aber einen hohen Impuls bei dem WAKEUP Signal einmal alle 5 Sekunden bestätigt, um den Mikroprozessor 34 aufzuwecken. Die PUJT-Schaltung 42 wird statt der bekannten, handelsmäßig verfügbaren Zeitgeber verwendet, da sie beträchtlich weniger Strom verbraucht und somit eine längere Dauer der Selbstentladung erlaubt, bevor die Batterie 20 vollständig entladen wird. Eine Diode 148 (Fig. 3A) ist mit ihrer Kathode mit dem WAKEUP Signal verbunden und ist mit ihrer Anode mit dem SERLINK Signal verbunden, so daß das WAKEUP Signal hochgezogen wird, wenn das SERLINK Signal hoch bestätigt wird.
Das +5V Signal ist mit einem Versorgungsschalter 44 verbunden, der durch ein Signal SWVCCON* gesteuert wird, das von dem Mikrokontroller 34 bereitgestellt wird. Der Schalter 44 liefert das geschaltete SWVCC Signal, das vorzugsweise ungefähr 5 Volt ist. Wenn der Mikrokontroller 34 das SWVCCON* Signal hochzieht, wird das SWVCC Signal abgeschaltet, wodurch ein offener Kollektorausgang bereitgestellt wird. Wenn das SWVCCON* Signal niedrig bestätigt wird, wird die Energie von dem +5V Signal dem SWVCC Signal geliefert.
Das SWVCC Signal ist mit einem Lademeßverstärker 46, einem Entlademeßverstärker 48, einem Temperaturmeßverstärker 50, einer Spannungsmeßschaltung 52 und dem Temperatursensor 24 verbunden und liefert ihnen Energie. Die Arbeitsweise und Funktion des Lade-, des Entlade-, des Temperatur- und des Spannungsmeßverstärkers 46- 52 wird im einzelnen unten beschrieben. Hier nun sind diese Schaltungen eingeschaltet und nur ziehen Strom, wenn das SWVCC Signal eingeschaltet ist. Auf diese Weise aktiviert die Ladekontroll- und Überwachungsschaltung 22 die Meßverstärker 46-52 und den Temperatursensor 24 nur wenn es und nur solange es notwendig ist, so wenig Strom von der Batterie 20 zu ziehen, wie möglich. Dies ist wichtig, wenn der Wechselstromadapter A unterbrochen ist und die Batterie 20 sich in das Computersystem C entlädt.
Die negative Klemme der Batterie ist mit dem NEG Signal verbunden, das auch mit einer Erhaltungsladeschaltung 54 und einer schnellen Ladeschaltung 56 verbunden ist. Die Erhaltungsladeschaltung 54 und die schnelle Ladeschaltung 56 sind beide mit einem Signal FCFS verbunden, das mit einer Seite des Meßwiderstands 58 verbunden ist, und die andere Seite des Meßwiderstands 58 ist mit Masse verbunden. Das NEG Signal ist mit den Drainanschlüssen zweier n-Kanal Anreicherungs-Metalloxid-Halbleiter- Feldeffekttransistoren (MOSFETs) 60 und 62 (Fig. 3A) verbunden, und die Sourceanschlüsse der MOSFETs 60 und 62 sind mit dem FCFS Signal verbunden. Die Gateanschlüsse der MOSFETs 60 und 62 sind mit dem Kollektoranschluß eines bipolaren PNP Transistors Q6 verbunden. Ein Signal FETSON* von dem Mikrokontroller 34 ist mit einer Seite eines Widerstands 64 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 64 ist mit der Basis des Transistors Q6 verbunden. Der Emitter des Transistors Q6 ist mit dem +5V Signal verbunden.
Die MOSFETs 60 und 62 sind parallel geschaltet, um ihren effektiven Widerstand zu verringern, wenn eingeschaltet wird, und auch das Stromverarbeitungsvermögen zu erhöhen. Wenn das FETSON* Signal hoch bestätigt wird, ist der Transistor Q6 vorgespannt ausgeschaltet, wodurch die MOSFETs 60 und 62 abgeschaltet werden. Wenn die MOSFETs 60 und 62 ausgeschaltet sind, erscheint eine sehr hohe Impedanz zwischen ihren Drain- und Sourceanschluß, wodurch die schnelle Ladeschaltung 56 wirksam aus dem Ladeweg der Batterie 20 entfernt wird, so daß die Erhaltungsladeschaltung 54 den Strom durch die Batterie 20 steuert. Jedoch besitzen die MOSFETs 60 und 62 eine interne Diode zwischen ihrem Source- und Drainanschluß, die gestattet, daß einiger Strom von der Batterie 20 zu dem Computersystem C geliefert wird, wenn die MOSFETs 60 und 62 abgeschaltet sind. Wenn das FETSON* Signal niedrig bestätigt ist, ist der Transistor Q6 vorgespannt ein, wodurch die MOSFETs 60 und 62 eingeschaltet werden und eine sehr geringe Impedanz zwischen dem Drain- und Sourceanschluß der MOSFETs 60 und 62 bewirkt wird, wodurch wirksam die Erhaltungsladeschaltung 54 aus der Ladewegschaltung der Batterie 20 entfernt wird.
Die Erhaltungsladeschaltung 54 enthält bevorzugt einen LM317 einstellbaren Regler (ER) 65 mit drei Anschlüssen, wie den von National Semiconductor hergestellten, dessen Eingangsklemme mit dem NEG Signal verbunden ist, dessen Einstellklemme mit dem FCFS Signal verbunden ist und dessen Ausgangsklemme mit einer Seite von zwei Widerständen 66 und 68 verbunden ist. Die andere Seite der Widerstände 66 und 68 ist mit einer Seite des Widerstands 70 und mit dem Drainanschluß eines n-Kanal Anreicherungs-MOSFET-Transistors 72 verbunden. Der Sourceanschluß des MOSFET Transistors 70 und die andere Seite des Widerstands 70 sind mit dem FCFS Signal verbun den, und der Gateanschluß des MOSFET 72 ist mit einer Seite eines Hochziehwiderstands 74 verbunden. Die andere Seite des Widerstands 74 ist mit dem +5V Signal verbunden. Der Gateanschluß des MOSFET 72 ist auch mit einem Signal TCOFF* verbunden, das von dem Mikrokontroller 34 geliefert wird. Der Regler 65 arbeitet als eine Stromquelle, wobei der Stromwert von dem effektiven Widerstand zwischen seiner Einstell- und Ausgangsklemme abhängt.
Auf diese Weise steuert, wenn das FESTON* Signal hochgezogen ist und bei der Batterie 20 ein Erhaltungsladen durch die Erhaltungsladeschaltung 54 durchgeführt wird, der Mikrokontroller 34 den Wert des Erhaltungsladestroms mit dem TCOFF* Signal. Wenn das TCOFF* Signal durch den Mikrokontroller 34 niedrig bestätigt wird, wird der MOSFET 72 ausgeschaltet, so daß der Erhaltungsstrom durch den Widerstand 70 fließt. Der Regler 65 und die Widerstände 66, 68 und 70 begrenzen bevorzugt den Erhaltungsstrom auf ungefähr fünf Milliampere. Der Erhaltungsstrom von 5 Milliampere wird als ein Bereitschaftsladestrom bezeichnet, der den Ladewert der Batterie 20 beibehalten kann. Wenn das TCOFF* Signal niedrig bestätigt ist, wird der MOSFET 72 eingeschaltet, wodurch der Widerstand 70 wirksam überbrückt und vorzugsweise der Erhaltungsladestrom auf ungefähr 100 Milliampere erhöht wird. Der Entladestrom von 100 Milliampere wird verwendet, die Batterie 20 in den richtigen Temperatur- und Spannungsbereich vor dem schnellen Laden zu bringen, und als eine Zusatzladung, nachdem ein schnelles Laden abgeschlossen worden ist.
Tatsächlich geht der ganze Strom durch die Batterie 20 durch den Meßwiderstand 58 hindurch, so daß die Spannung des FCFS Signals proportional dem Strom durch die Batterie 20 ist, es sei denn das FCFS Signal ist sonst an Masse. Das FCFS Signal ist vorgesehen, die Meßverstärker 46 und 48 zu laden und zu entladen. Das FCFS Signal ist mit einer Seite eines Widerstands 80 (Fig. 3B) verbunden, und die andere Seite des Widerstands 80 ist mit einer Seite eines Kondensators 82 und dem nichtumkehrenden Anschluß eines Operationsverstärkers 84 verbunden. Die andere Seite des Kondensators 82 ist mit Masse und einer Seite eines Widerstands 86 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 86 ist mit dem umkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 84 verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 88 ist zwischen dem umkehrenden Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 84 geschaltet, und der Ausgang des Verstärkers 84 ist ein als LADEN bezeichnetes Signal. Der Operationsverstärker 84 erhält Strom zwischen dem geschalteten SWVCC Signal und Masse.
Der Operationsverstärker 84 ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß das LADEN Signal einen Spannungspegel von ungefähr 19,25 Millivolt pro 10 Milliampere Ladestrom durch die Batterie 20 aufweist. Das LADEN Signal wird dem AIN0 Eingang des Mikrokontrollers 34 geliefert, so daß der Mikrokontroller 34 den Ladestrom durch die Batterie 20 in einen Hexadezimalwert von zwei Ziffern umwandeln und diesen Wert in dem internen RAM 38 speichern kann. Wenn die Batterie 20 entlädt, wird das FCFS Signal negativ, und das LADEN Signal wird im wesentlichen auf null gezwungen und mißt somit keinen Entladestrom.
Der Entlademeßverstärker 48 arbeitet in ähnlicher Weise wie der Lademeßverstärker 46. Das FCFS Signal ist mit einer Seite des Widerstands 90 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 90 ist mit dem umkehrenden Eingang eines Operationsverstärkers 92 verbunden. Ein Widerstand 94 und ein Kondensator 96 sind parallel zwischen dem umkehrenden Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 92 geschaltet. Der nichtumkehrende Eingang des Operationsverstärkers 90 ist mit einer Seite eines Widerstands 98 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 98 ist mit Masse verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 92 liefert ein Signal, das als ENTLADEN bezeichnet wird und mit dem AIN1 Eingang des Mikrokontrollers 30 verbunden ist. Der Entlademeßverstärker 48 ist vorzugsweise so konfiguriert, daß das ENTLADEN Signal einen Spannungspegel von 19,25 Millivolt pro Milliampere Entladestrom durch die Batterie 20 aufweist. Der Mikrokontroller 34 wandelt den Entladestrom in einen proportionalen Hexadezimalwert von 2 Ziffern um, der dann in dem internen RAM 38 gespeichert werden kann. Während die Batterie 20 geladen wird, das ENTLADEN Signal im wesentlichen auf null gesteuert.
Die Operationsverstärker 84 und 90 schließen beträchtliche Größen an Offsetspannungen ein, die im wesentlichen zu dem Lade- und Entladestrom addiert werden, wodurch ungenaue Werte des Lade- und Entladesignals bewirkt werden. Die Ladekontroll- und Ladezustandmeßschaltung 22 der Batterie schließt die Offsetschaltung 100 ein, so daß der Mikrokontroller 34 die Wirkung der Offsetspannungen heraussubtrahieren kann, um genaue Messungen des Lade- und Entladestroms zu erhalten. Der Mikrokontroller 34 liefert ein Signal OFFS5VON* an einen Offsetschalter 106, der ein Signal OFFS5V bereitstellt. Wenn das OFFS5VON* Signal niedrig bestätigt wird, wird das OFFS5V Signal hoch auf ungefähr 5 Volt bestätigt, und wenn das OFFS5VON* Signal hoch ist, ist das OFFSS Signal ein offener Kollektorausgang. Das OFFS5V Signal ist mit einer Seite der Widerstände 102 und 104 verbunden, die die Offsetschaltung 100 umfassen. Die andere Seite des Widerstands 102 ist mit dem nichtumkehrenden Eingang des Verstärkers 84 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 104 ist mit dem nichtumkehrenden Eingang des Verstärkers 92 verbunden.
Während normaler Messungen des Lade- und Entladestroms ist das OFFS5VON* Signal hoch, so daß das OFFS5V Signal schaltkreismäßig offen ist, wodurch die Wirkung der Widerstände 102 und 104 von den Lade- und Entlademeßverstärker 46 und 48 entfernt wird. Wenn jedoch das OFFS5VON* Signal durch den Mikrokontroller 34 niedrig bestätigt wird, und wenn das FETSON* Signal hoch ist, wodurch das FCFS Signal auf einen niedrigen Wert gebracht wird, legt das OFFS5V Signal bevorzugt eine Vorspannung von ungefähr 3,5 Millivolt an den nichtumkehrenden Eingang der Operationsverstärker 84 und 92 an, wie sie durch die Widerstände 182 bzw. durch die Widerstände 104 und 98 bestimmt wird. Wenn die Operationsverstärker 84 und 92 ideal ohne Offsetspannungen wären, dann wären das LADEN und das ENTLADEN Signal beide ungefähr 135 Millivolt, die bevorzugt in einen Hexadezimalwert von 7 durch den Mikrokontroller 84 umgewandelt würden. Die tatsächlichen Hexadezimalwerte werden von 7 subtrahiert, um hexadezimale Lade- und Entladeoffsetwerte bereitzustellen, die dann von dem Mikrokontroller 34 gespeichert und von nachfolgend erhaltenen Werten des LADEN bzw. ENTLADEN Signals subtrahiert werden. Auf diese Weise wird der Fehler, der durch die Offsetspannungen der Operationsverstärker 84 und 92 hervorgerufen wird, nahezu ausgeschlossen.
Trotz der während sehr kleiner Werte des Lade- und Entladestroms gemessenen Offsetspannungen, wie es oben beschrieben ist, ist der Mikrokontroller 34 unfähig, aus dem LADEN und dem ENTLADEN Signal zu unterscheiden, ob die Batterie 20 tatsächlich lädt oder entlädt. Somit ist eine Schaltung 108 für ein Ladebit vorgesehen (Fig. 3B). Das FCFS Signal wird dem nichtumkehrenden Eingang eines Operationsverstärkers 110 geliefert, und ein Widerstand 112 ist zwischen dem umkehrenden Eingang und dem Ausgang des Verstärkers 110 gekoppelt. Der Operationsverstärker 110 wird von dem geschalteten SWVCC Signal versorgt. Eine Seite der Widerstände 114 und 116 ist mit dem umkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 100 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 114 ist mit dem SWVCC Signal verbunden. Die andere Seite des Widerstands 116 ist mit Masse verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 110 ist ein Signal, das als CHG bezeichnet wird und als ein Eingang des Mikrokontrollers 34 vorgesehen ist. Der Operationsverstärker 110 ist als ein nichtumkehrender Verstärker mit hoher Verstärkung ausgebildet, so daß, wenn die Batterie 20 lädt, das FCFS Signal positiv und das CHG Signal hoch ist, und wenn sie entlädt, das FCFS Signal negativ und das CHG Signal niedrig ist.
Ein Filterkondensator 118 ist zwischen den SWVCC und Masse geschaltet, um eine Filterung für den Temperatursensor 24 zu liefern. Der Temperatursensor 24 liefert ein Signal TEMP an seinem Ausgang, das vorzugsweise einen Spannungspegel von 10 Millivolt pro Grad Celsius (ºC) der Temperatur der Batterie 20 aufweist. Das TEMP Signal wird dem Eingang des Temperaturmeßverstärkers geliefert, der das TSENS Signal bereitstellt, das mit dem analogen Eingang AIN2 des Mikrokontrollers 34 verbunden ist. Der Temperaturmeßverstärker 50 weist bevorzugt eine Verstärkung von ungefähr 10 auf, so daß das TSENS Signal einen Wert von 100 Millivolt pro ºC der Temperatur der Batterie 20 aufweist.
Um die Spannung über die Batterie 20 zu messen, ist es notwendig, zuerst die Spannung des VBATT und des NEG Signals zu messen, während die MOSFETs 60 und 62 abgeschaltet sind, und dann die Differenz zu nehmen. Der Mikrokontroller 34 liefert ein Signal MBATT*, das von dem Mikrokontroller 34 verwendet wird, die Spannung über der Batterie 20 zu messen. Ein Widerstand 136 ist zwischen dem MBATT* und dem NEG Signal verbunden. Das MBATT* Signal ist auch mit der Anode einer Diode 120 verbunden und die Kathode der Diode 120 ist mit einem Signal PRBV verbunden, das dem Eingang AIN3 des Mikrokontrollers 34 geliefert wird. Der Mikrokontroller 34 liefert ein Signal VBATON*, das einer Seite eines Widerstands 122 (Fig. 3B) und dem Sourceanschluß eines n-Kanal Anreicherungs-MOSFET-Transistors 124 zugeführt wird. Das Gate des MOSFET 124 und die andere Seite des Widerstands 122 sind mit dem +5V Signal verbunden. Die Drain des MOSFET 124 ist mit einer Seite des Widerstands 126 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 126 ist mit einer Seite eines Widerstands 128 und mit dem Basisanschluß eines PNP Transistors 130 verbunden. Die andere Sei te des Widerstands 128 und der Emitter des Transistors 130 sind mit dem VBATT Signal verbunden. Der Kollektor des Transistors 130 ist mit einer Seite des Widerstands 132 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 132 ist mit dem PRBV Signal verbunden. Das PRBV Signal ist auch mit einer Seite eines Widerstands 134 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 134 ist mit einem Widerstand RLAD verbunden, und die andere Seite des Widerstands RLAD ist mit Masse verbunden.
Um die Spannung des VBATT Signals zu messen, werden das MBATT* und das VBATON* Signal niedrig bestätigt, so daß die Diode 120 gesperrt und der MOSFET 124 aktiviert wird, der den Transistor 130 aktiviert. Das VBATT Signal wird somit über den Transistor 130 und den Spannungsteiler gelegt, der die Widerstände 132, 134 und RLAD umfaßt. Der Spannungspegel des PRBV Signals ist deshalb dem VBATT Signal proportional, das durch den Mikrokontroller 34 abgetastet wird. In der Praxis ist der RLAD Widerstand eine programmierbare Widerstandsleiter, die zur Genauigkeit vorgesehen und von dem Hersteller eingestellt wird. Um die Spannung des NEG Signals zu messen, werden das MBATT* und das VBATON* Signal hochgezogen. Das MBATT* Signal ist im wesentlichen durch den Mikrokontroller 34 offengeschaltet, so daß das NEG Signal über dem Widerstand 136 erscheint und die Diode 120 in Vorwärtsrichtung vorspannt. Das VBATON* Signal inaktiviert den MOSFET Transistor 124 sowie den Transistor 130, wodurch die Wirkung des VBATT Signals wirksam entfernt wird. Somit wird das NEG Signal über einem Spannungsteiler vorgesehen, der den Widerstand 136, die Diode 120 und die Widerstände 134 und RLAD umfaßt. Nun ist das PRBV Signal eine zu dem NEG Signal proportionale Spannung, die dem Mikrokontroller 34 geliefert wird.
Fig. 3A enthält eine zusätzliche Schaltungsanordnung, die nun kurz beschrieben wird. Der interne Zeitgeber 40 ist mit einem T2 Ausgang des Mikrokontrollers 34 verbunden. Der T2 Ausgang ist mit einem Signal PU1 verbunden, und das PU1 Signal ist mit einer Seite des Hochziehwiderstands 140 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 140 ist mit dem FVCC Signal verbunden. Das PU1 Signal ist auch mit einem Unterbrechungseingang des Mikrokontrollers 34 verbunden, der als INT2* bezeichnet ist. Der Widerstand 140 zieht normalerweise das PU1 Signal auf den Pegel von 5 Volt des FVCC Signals. Der Zeitgeber 40 ist bei ungefähr 10 Hz programmiert, wobei er vorzugsweise eine Periode von 0,103 Sekunden aufweist, so daß der Zeitgeber 40 das PU1 Signal einmal alle 0,103 Sekunden herabzieht, das den INT2* Eingang des Mikrokontrollers 34 niedrig bestätigt. Wie es mehr im einzelnen unten beschrieben ist, führt, wenn das INT2* Signal niedrig gezogen wird, der Mikrokontroller 34 eine Unterbrechungsroutine aus und tastet das LADEN, ENTLADEN, TSENS, VBATT und das NEG Signal ab.
Der Mikrokontroller 34 ist mit einem Signal BATTYP verbunden, und das Signal BATTYP ist mit einer Seite eines Widerstands 142 und einer Seite eines Widerstands 144 verbunden. Die andere Seite des Widerstands 142 ist mit einem Signal PD1 verbunden, und das PD1 Signal ist mit dem Mikrokontroller 34 verbunden. Die andere Seite des Widerstands 144 ist mit dem PU1 Signal verbunden. Jedoch ist nur einer der Widerstände 142 und 144 so eingerichtet, daß der andere als offener Schaltkreis bleibt. Der Widerstand 142 entspricht einer NiMH Batterie und ist eingebaut, wenn eine NiMH Batterie verwendet wird. Der Widerstand 144 ist eingebaut, wenn eine NiCad Batterie verwendet wird. Der Mikrokontroller 34 bestätigt das PD1 Signal niedrig und überwacht das BATTYP Signal, das hoch ist, wenn eine NiCad Batterie eingerichtet ist, und niedrig ist, wenn eine NiMH Batterie eingesetzt ist.
Das von dem Mikrokontroller 34 vorgesehene SERLINK Signal ist mit einem Unterbrechungseingang INTI* des Mikrokontrollers 34 verbunden, und ist auch mit einer Seite eines Widerstands 146 und mit der Kathode einer Diode 150 verbunden. Die andere Seite des Widerstands 146 und die Anode der Diode 150 sind mit Masse verbunden. Wenn die Batterieeinheit B mit einem schnellen Ladegerät oder mit dem Computersystem C verbunden ist, hält ein externer Hochziehwiderstand normalerweise das SERLINK Signal hochgezogen. Sonst wird das SERLINK Signal durch den Widerstand 146 niedriggezogen. Wenn der Wechselstromadapter A verbunden ist, ist das VBATT Signal größer als 17 Volt solange die MOSFETs 60 und 62 ausgeschaltet sind. Somit kann der Mikrokontroller 34 das SERLINK und das VBATT Signal überwachen, um zu bestimmen, ob eine Wechselstromquelle zum schnellen Laden verfügbar ist.
Der Mikrokontroller 34 liefert ein Ausgangssignal LEDON*, das mit einer Seite eines Widerstands 152 verbunden ist, und die andere Seite eines Widerstands 152 ist mit der Kathode einer Leuchtdiode (LED) 154 verbunden. Die Kathode der Leuchtdiode 154 ist mit dem +5V Signal verbunden. Der Mikrokontroller 34 kann seinerseits die Leuchtdiode 154 einschalten, indem das LEDON* Signal niedrig bestätigt wird, wodurch angegeben wird, daß die Batterie 20 schnell geladen wird oder dabei ist, schnell geladen zu werden. Ein 440 KHz Keramikresonator 156 ist mit dem XOUT und dem XIN Eingang des Mikrokontrollers 34 verbunden, um ein Taktsignal zu liefern.
Das VBATT Signal ist mit einer Seite eines Filterkondensators 158 und der Kathode einer Diode 160 verbunden, und die andere Seite des Kondensators 158 und die Anode der Diode 160 sind mit Masse verbunden. Das VBATT Signal ist auch mit einer Seite eines Widerstands 162 verbunden, und die andere Seite des Widerstands 162 ist mit dem Gateanschluß eines p-Kanal Verarmungs-Feldeffekttransistors (JFET) 164 verbunden. Der Drainanschluß des JFET 164 ist mit Masse verbunden und der Sourceanschluß ist mit einem Signal RESET* verbunden, das mit dem RESET* Eingang des Mikrokontrollers 34 verbunden ist. Das RESET* Signal ist auch mit einer Seite eines Widerstands 166 und mit einer Seite eines Kondensators 168 verbunden, und die andere Seite des Kondensators 168 ist mit Masse verbunden. Die andere Seite des Widerstands 166 ist mit einem Signal WTO* verbunden und das WTO* Signal wird dem WTO* Eingang des Mikrokontrollers 34 geliefert.
Normalerweise ist das WTO* Signal hoch, und die Batterie 20 ist in die Batterieeinheit B eingesetzt, so daß der JFET 164 ausgeschaltet und das RESET* Signal hochgezogen ist. Jedoch zieht, wenn sich die Batterie 20 auf ungefähr 5 Volt entlädt, der JFET 164 das RESET* Signal niedrig, wodurch der Mikrokontroller 34 zurückgesetzt wird. Somit setzt bei niedrigen Spannungspegeln, wo der Mikrokontroller 34 seinen Speicher verlieren mag, der JFET 164 den Mikrokontroller 34 zurück, um seinen richtigen Betrieb zu gewährleisten. Der Mikrokontroller 34 enthält einen Wachhund-Zeitgeber, der normalerweise das WTO* Signal hoch beibehält, bis er abgelaufen ist. Dies tritt bei einem Normalbetrieb nicht auf, obgleich, wenn der Mikrokontroller 34 außer Kontrolle arbeitet, der Wachhund-Zeitgeber den Mikrokontroller 34 zurücksetzt.
Ein Filterkondensator 170 ist zwischen Masse und dem FVCC Signal für den Mikrokontroller 34 verbunden. Auch ist die Anode einer Schotty-Diode mit dem PRBV Signal verbunden, und die Kathode der Diode 172 ist mit dem FVCC Signal verbunden, so daß das PRBV Signal nicht unterhalb der FVCC Spannung minus der Spannung der Diode 172 geht.
Die Fig. 4A-4G sind Ablaufdiagramme, die die bevorzugte Arbeitsweise der Software in dem Mikrokontroller 34 darstellen. Nur jene Arbeitsvorgänge, die für die vorliegende Erfindung von Bedeutung sind, sind gezeigt, während unbedeutende Einzelheiten weggelassen sind. Die Fig. 4A und 4B stellen die Hauptschleife des Mikrokontrollers 34 und die Arbeitsweise dar, wenn die Batterieeinheit B nicht mit einer Wechselstromquelle verbunden ist. Fig. 4C beschreibt die serielle Kommunikationsverbindung zwischen der Ladekontroll- und Überwachungsschaltung 22 und dem Computersystem C. Die Fig. 4D- 4G beschreiben die Messung der Ladeparameter sowie die Ladezustandsbestimmung, einschließlich des schnellen Ladens, Erhaltungsladens und Entladens.
Es wird nun auf Fig. 4A Bezug genommen, in der ein Rücksetzschritt 200 angibt, daß der Mikrokontroller 34 anfangs eingeschaltet oder rückgesetzt ist. Der Mikrokontrollen 34 führt dann eine Initialisierungsschritt 202 durch, bei dem der RAM 38 initialisiert und mit vorbestimmten Veränderlichen beladen wird, die von der Software verwendet werden. Dies schließt Raum für die Messungen von LADEN, ENTLADEN, TSENS und der Spannung der Batterie 20 ein, sowie der Tankkapazität oder des Nenners und des Ladezustands oder des Zählers. Auch wird das FETSON* Signal hochgezogen, um die MOSFETs 60 und 62 abzuschalten, um das schnelle Laden und Entladen zu sperren, wobei das LEDON* Signal hoch bestätigt wird, um die Leuchtdiode 154 auszuschalten, und der Zeitgeber 40 wird initialisiert, den Mikrokontroller 34 mit einer Rate von ungefähr 10 Hz zu unterbrechen. Von der Batterie 20 wird somit anfangs angenommen, daß Erhaltungsladen ausgeführt wird. Der Mikrokontroller 34 führt dann den Schritt 402 aus, wo das BATTYP Signal überwacht wird, um zu bestimmen, ob eine NiCad oder NiMH Batterie eingebaut ist. Ein Merker NICAD wird hochgesetzt, wenn eine NiMH Batterie eingebaut ist. Ein Merker NICAD wird hochgesetzt, wenn eine NiCad Batterie eingebaut ist, wobei sonst der NICAD Merker auf niedrig rückgesetzt ist, was angibt, daß eine NiMH Batterie eingebaut ist. Auch wird der Wachhund-Zeitgeber initialisiert, um vorzugsweise alle 290 Millisekunden (ms) abzulaufen.
Der Mikrokontroller 34 führt dann den Schritt 206 aus, der die Hauptschleife der Software beginnt, wie es durch ein Bezugszeichen 208 angegeben ist. Jedesmal, wenn das Bezugszeichen der Hauptschleife 208 in dem Ablaufdiagramm angetroffen wird, kehrt das Programm zu der Hauptschleife des Programms beim Schritt 206 zurück. Beim Schritt 206 wird der Wachhund-Zeitgeber erneut initialisiert. Der Zeitgeber 40 wird freigegeben und beginnt die Zeitgabe des 10 Hz INT1* Unterbrechungszyklus. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 210 weiter, der das Auftreten eines von zwei Unterbrechungen INT1* oder INT2* darstellt, die jeweils dem niedrig bestätigten INT1* oder INT2* Eingang entsprechen, wo aus der Hauptschleife ausgetreten wird, um eine entsprechende Unterbrechungsroutine auszuführen. Die Unterbrechungen INT1* und INT2* können jedoch zu irgendeiner Zeit während des Arbeitsablaufs der Hauptschleife auftreten, und die Unterbrechungsroutinen kehren zu dem Unterbrechungspunkt zurück. Die Unterbrechung INT1* mit der höchsten Priorität ist mit einem Bezugszeichen 212 angegeben und tritt auf, wenn das SERLINK Signal durch das Computersystem C niedrig bestätigt wird. Die zweite Unterbrechung INT2* ist durch ein Bezugszeichen 214 angegeben und tritt auf, wenn das PU1 Signal durch den Zeitgeber 40, vorzugsweise alle 0,103 Sekunden, niedrig bestätigt wird, was angibt, daß die Ladeparameter gemessen und gespeichert werden sollen.
Wenn keine Unterbrechungen auftreten, geht der Arbeitsablauf zu dem Schritt 216, der das WAKEUP Signal überwacht, um zu bestimmen, ob es niedrig ist, was eine Halte- oder Schlafanforderung angibt. Wenn das WAKEUP Signal hoch ist, schleift die Arbeitsweise zurück zu dem Schritt 206, da dies die normale Arbeitsweise angibt. Wenn das WAKEUP Signal niedrig ist, führt der Mikrokontroller 34 den Schritt 218 durch, wo das VBATT Signal gemessen und mit 17 Volt verglichen wird. Man erinnere sich, daß, wenn das VBATT Signal größer als 17 Volt ist, die Batterieeinheit B mit dem Wechselstromadapter A oder einem schnellen Ladegerät verbunden ist. Wenn das VBATT Signal größer als 17 Volt ist, schleift die Arbeitsweise zu dem Schritt 206 zurück. Sonst wird aus der Hauptschleife ausgetreten, und die Arbeitsweise geht zu dem Schritt 220, wo ein Aufweckzählwert und ein Sechsstundenzählwert, die als N in Fig. 4A bezeichnet sind, initialisiert werden. Der Sechsstundenzählwert N wird auf null initialisiert. Der Aufweckzählwert wird auf die Zahl 4320 initialisiert, die der Anzahl von Perioden von 5 Sekunden in einer Sechsstundenperiode gleich ist, die der Anzahl der Male entspricht, die der PUJT Zeitgeber 42 den Mikrokontroller 34 während sechs Stunden aufweckt, wenn die Batterieeinheit B unterbrochen ist. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 222 von dem Schritt 220 weiter, wo der Mikrokontroller 34 in Ruhe gesetzt wird.
Der Mikrokontroller 34 wird beim nächsten Schritt 224 aufgeweckt, wenn das WAKEUP Signal entweder durch den PUJT Zeitgeber 42 oder das SERLINK Signal hoch bestätigt wird, die hoch bestätigt sind. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 226 weiter, wo der Mikrokontroller 34 das SERLINK Signal überwacht, um zu bestimmen, ob das WAKEUP Signal durch das SERLINK Signal oder durch den PUJT Zeitgeber 41 hoch bestätigt war. Wenn das SERLINK Signal niedrig ist, wurde der Mikrokontroller 34 durch den PUJT Zeitgeber 42 aufgeweckt und geht somit zu dem Schritt 228 weiter. Sonst ist das SERLINK Signal hoch, so daß der Mikrokontrollen 34 den Schritt 230 ausführt. Beim Schritt 228 mißt der Mikrokontroller 34 erneut den Spannungspegel des VBATT Signals, um zu bestimmen, ob sein Signal größer als 17 Volt ist. Wenn es so ist, ist die Batterieeinheit B in einem System oder mit einem Ladegerät verbunden, und die Arbeitsweise geht weiter zu dem Schritt 230. Wenn das WAKEUP Signal durch den PUJT Zeitgeber 42 hoch bestätigt wurde, und wenn die Batteriespannung kleiner als oder 17 Volt ist, wie es beim Schritt 228 bestätigt wurde, geht die Arbeitsweise weiter zu dem Schritt 232, wo der Mikrokontroller 34 bestimmt, ob er zum erstenmal durch den PUJT Zeitgeber 42 aufgeweckt worden ist. Dies wird bestimmt, wenn der Sechsstundenzählwert N null ist und der Aufweckzählwert nicht verringert worden ist. Wenn der Mikrokontrollen 34 zum erstenmal aufgeweckt worden ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 234, wo Offsetspannungen der Verstärker 84 und 92 gemessen werden, wie es vorhergehend beschrieben worden ist.
Die Arbeitsweise geht dann von dem Schritt 234 zu dem Schritt 236, wo der Aufweckzählwert verringert wird. Wenn der Aufweckzählwert null wird, wird der Sechsstundenzählwert N erhöht, und der Aufweckzählwert wird erneut auf die Zahl 4320 gesetzt. Der Aufweck- und der Sechsstundenzählwert N liefern somit die abgelaufene Zeit, seit die Batterieeinheit B von der Netzspannung unterbrochen ist, wodurch eine Bestimmung der Selbstentladegröße der Batterie 20 ermöglicht wird, die mit bekannter Rate auftritt, wie es im einzelnen unten beschrieben ist. Noch einmal auf den Schritt 232 bezugnehmend geht, wenn der Mikrokontroller 34 vorhergehend aufgeweckt worden ist, die Arbeitsweise unmittelbar zu dem Schritt 236 weiter.
Von dem Schritt 236 geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 237 weiter, der bestimmt, ob der Aufweckzählwert null erreichte, und wenn der Sechsstundenzählwert N beim Schritt 236 erhöht wurde, gibt dies an, daß sechs Stunden abgelaufen sind. Wenn nicht, geht die Arbeitsweise zurück zu dem Schritt 222, wo der Mikrokontroller 34 wieder zum Schlafen gebracht wird. Wenn sechs Stunden abgelaufen sind, geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 239 weiter, wo ein Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN geprüft wird, um zu sehen, ob er vorhergehend gesetzt worden ist. Der Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN wird später weiterbeschrieben. Wenn der Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN vorhergehend nicht gesetzt worden ist, dann war die Batterie 20 nicht vollständig geladen worden, bevor sie in den Selbstentlademodus eintrat. In diesem Fall geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 241 weiter, wo eine Hexadezimalzahl, die als der Kraftstoffmeßwert bezeichnet ist und den Ladezustand der Batterie 20 darstellt, um ungefähr 0,39% verringert wird, was die Ladegröße darstellt, die die Batterie 20 aufgrund der Selbstentladung während sechs Stunden verloren hat. Dies gibt die experimentelle Beobachtung wieder, daß die teilweise geladene Batterie 20 ungefähr 1,5% Ladung pro Tag aufgrund der Selbstentladung verliert. Die Arbeitsweise geht zu dem Schritt 222 von dem Schritt 241 weiter.
Wenn der Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN vorhergehend gesetzt worden ist, wie es beim Schritt 239 bestimmt wurde, und somit angibt, daß die Batterie 20 eine volle Aufladung vor der Selbstentladung abgeschlossen hat, geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 242 weiter, wo der Sechsstundenzählwert N mit der Zahl vier verglichen wird. Wenn der Sechsstundenzählwert N größer als vier ist, dann hat sich die Batterie 20 länger als einen Tag selbstentladen, seitdem sie vollständig geladen worden ist, und die Selbstentladerate ist ungefähr 0,39% alle sechs Stunden. Somit geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 241, um demgemäß den Kraftstoffwert einzustellen. Wenn der Sechsstundenzählwert N nicht größer als vier ist, dann geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 245, wo der Sechsstundenzählwert N mit den Zahlen drei und vier verglichen wird, die die dritte und vierte Sechsstundenperiode der Selbstentladung seit der vollständigen Ladung darstellen. Wenn der Sechsstundenzählwert N gleich drei oder vier ist, geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 247, wo der Kraftstoffwert um ungefähr 078% verringert wird. Von dem Schritt 247 geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 222, wo der Mikrokontroller 234 zur Ruhe zurückgebracht wird.
Wenn der Sechsstundenzählwert N nicht gleich drei oder vier beim Schritt 245 ist, geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 249, wo der Sechsstundenzählwert N mit der Zahl zwei verglichen wird. Wenn der Sechsstundenzählwert N gleich zwei beim Schritt 249 ist, geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 251 weiter, wo der Kraftstoffmeßwert um ungefähr 1,5% verringert wird. Von dem Schritt 251 geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 222 weiter. Wenn der Sechsstundenzählwert N nicht gleich zwei beim Schritt 249 ist, geht dann die Arbeitsweise zu einem Schritt 253 weiter, wo der NiCad Merker überwacht wird. Wenn die Batterie 20 eine NiCad Batterie ist, dann geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 255 weiter, wo der Kraftstoffmeßwert um ungefähr 3% verringert wird, und dann kehrt die Arbeitsweise zu dem Schritt 222 zurück. Wenn die Batterie 20 eine NiMH Batterie beim Schritt 253 ist, geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 257, wo der Kraftstoffmeßwert um ungefähr 6% verringert wird, und dann kehrt die Arbeitsweise zu dem Schritt 222 zurück.
Zusammengefaßt entlädt sich eine vollständig geladene NiMH Batterie 20, wie sie bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, selbst mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 6% während der ersten sechs Stunden, wohingegen sich eine vollständig geladene NiCad Batterie 20, wie sie bei der bevorzugten Aufführungsform verwendet wird, mit einer Geschwindigkeit von 3% während der ersten sechs Stunden selbstentlädt. Wenn die Batterie 20 vollständig vor der Selbstentladung geladen worden ist, entladen sich beide Batteriearten mit einer Rate von ungefähr 1,5% während der zweiten Sechsstundenperiode, mit einer Rate von ungefähr 0,78% während der dritten und vierten Sechsstundenperiode und ungefähr 0,39% bei jeder nachfolgenden Sechsstundenperiode. Eine teilweise entladene Batterie 20 entlädt sich mit einer Rate von ungefähr 0,39% alle sechs Stunden unabhängig vom Batterietyp.
Wieder auf den Schritt 230 bezugnehmend ist entweder Wechselstrom verfügbar oder die Batterieeinheit B ist mit dem Computersystem C verbunden. Wenn sich die Batterie mindestens 6 Stunden selbstentladen hat, dann wird die Flagge SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN gelöscht, was angibt, daß mit schnellem Laden begonnen werden kann. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 238 weiter, wo der Kraftstoffmeßwert auf Gültigkeit überprüft wird. Der Kraftstoffmeßwert bleibt gültig, bis es 10 Tage Selbstentladung oder 8 Teilladezyklen gibt. Wenn der Kraftstoffmeßwert ungültig ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 240, wo ein Merker KRAFTSTOFFMESSWERT GÜLTIG gelöscht wird, um anzugeben, daß der Kraftstoffmeßwert nicht gültig ist. Von dem Schritt 238, wenn der Kraftstoffmeßwert gültig ist, oder von dem Schritt 240 geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 239 weiter, wo ein Merker, der als ADJFLAG bezeichnet ist, ge löscht wird, wenn sich die Batterie 20 während zumindest fünf Tagen selbstentladen hat. Der ADJFLAG Merker wird unten näher beschrieben. Von dem Schritt 259 geht die Arbeitsweise zu einem Schritt 242, wo die Leuchtdiode 154 eingeschaltet wird, indem das LEDON* Signal niedrig bestätigt wird, da schnelles Laden in Kürze auftritt. Die Arbeitsweise geht dann zu der Hauptschleife weiter, wie es durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist.
Es wird nun auf Fig. 4C Bezug genommen; wenn eine INT1* Unterbrechung in der Hauptschleife auftrat, wie es durch das Bezugszeichen 212 angegeben ist, geht die Arbeitsweise zu einer Unterbrechungsroutine, die mit dem Schritt 250 beginnt, wo der Mikrokontroller 34 die ersten drei Anfangsbits liest, die mit dem SERLINK Signal erhalten wurden, um zu bestimmen, ob ein Lese- oder ein Schreibbefehl erhalten wird. Wenn die Anfangsbits 011h sind, dann ist ein Lesebefehl erhalten worden, wie es durch ein Bezugszeichen 252 angegeben ist. Sonst geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 254, wo die Anfangsbits mit 010h verglichen werden, was angibt, daß ein Schreibbefehl erhalten worden ist, wie es durch ein Bezugszeichen 256 angegeben ist. Wenn die Anfangsbits nicht gleich 010h beim Schritt 254 sind, dann wird der Befehl als ungültig angesehen, und die Arbeitsweise geht zu dem Schritt 256 weiter, wo der Befehl unberücksichtigt bleibt, und die Arbeitsweise kehrt zu der Hauptschleife zurück, wie es durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist.
Wenn bestimmt wird, daß das Computersystem C einen Lesebefehl erfaßt, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 258, wo der Mikrokontroller 34 das SERLINK Signal überwacht und eine Adresse einer Speicherstelle in dem ROM 36 oder dem RAM 38 erhält. Nachdem die Adresse beim Schritt 258 erhalten worden ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 260 weiter, wo der Mikrokontroller 34 das SERLINK Signal überwacht, um sicherzustellen, daß es hoch ist. Dieser Schritt ist als ein selbstschützender Mechanismus vorgesehen, um Rauschen daran zu hindern, als ein gültiger Befehl interpretiert zu werden. Wenn das SERLINK Signal niedrig ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 262 weiter, wo der Mikrokontroller 34 bestimmt, daß der erhaltene Befehl ungültig ist, und die Arbeitsweise kehrt zu der Hauptprogrammschleife zurück, wie es durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist.
Wenn das SERLINK Signal beim Schritt 260 hoch ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 262 weiter, wo der Mikrokontroller 34 die Date schickt, die von der erhaltenen Adressenspeicherstelle verlangt wird. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 264 weiter, wo ein ÜBERTRAGUNG Zählwert mit 0 verglichen wird. Der ÜBERTRAGUNG Zählwert liefert ein Verfahren, um den Entlademodus zu sperren, bis das System stabilisiert ist. Der ÜBERTRAGUNG Zählwert wird anfangs auf 15 gesetzt, und die MOSFETs 60 und 62 werden ausgeschaltet, wodurch eine zufällige oder vorübergehende Entladung verhindert wird. Eine Entladung ist nicht möglich, bis 15 aufeinanderfolgende Lesezyklen auftreten. Wenn der ÜBERTRAGUNG Zählwert gleich 0 ist, geht die Arbeitsweise zu der Hauptschleife des Programms weiter. Sonst geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 266, wo der ÜBERTRAGUNG Zählwert verringert wird. Von dem Schritt 266 geht die Arbeitsweise zurück zu der Hauptschleife.
Wenn die Anfangsbits für einen Schreibbefehl beim Schritt 254 richtig sind, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 268, wo eine Adresse für einen Schreibbefehl von dem Mikrokontroller 34 erhalten wird. Schreibbefehle werden typischerweise nur durch einen Hersteller ausgeführt, um Parameter zu initialisieren, wenn die Batterieeinheit B neu ist und bevor sie einem Benutzer zugesandt wird. Die Batterieeinheit B wird dann durch einen Schreibbefehl gesperrt, um einen Schreibzugriff durch den Benutzer zu verhindern. Die Arbeitsweise geht zu dem Schritt 270 weiter, wo das SERLINK Signal genau so überwacht wird, wie es beim Schritt 260 erfolgt. Wenn das SERLINK Signal niedrig ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 277 weiter, wo der Schreibbefehl als ungültig angesehen und unberücksichtigt gelassen wird, und die Arbeitsweise geht zu der Hauptschleife zurück, wie sie durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist. Wenn das SERLINK Signal beim Schritt 270 hoch ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 274, wo Daten, die an der erhaltenen Adresse geschrieben werden sollen, wiedergewonnen werden.
Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 276 weiter, der bestimmt, ob die Batterie gesperrt oder ungesperrt ist. Die Batterie wird anfangs gesperrt, so daß ein Entsperrungsbefehl zuerst geschickt werden muß, bevor irgendwelche Daten in den Speicher des Mikrokontrollers 34 geschrieben werden können. Wenn die Batterie beim Schritt 276 entsperrt ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 278 weiter, wo das SERLINK Signal erneut geprüft wird, um zu bestimmen, ob die Date gültig ist. Wenn das SERLINK Signal beim Schritt 278 hoch ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 280 weiter, wo die beim Schritt 274 erhaltene Date in den Speicher des Mikrokontrollers 34 an der erhaltenen Adresse geschrieben wird. Vorzugsweise enthält eine Adresse das gesperrte Bit, so daß ein endgültiger Schreibbefehl die Batterie sperren kann. Die Arbeitsweise geht von dem Schritt 208 zurück zu der Hauptschleife, wie sie durch das Bezugszeichen 280 angegeben ist. Wenn das SERLINK Signal beim Schritt 278 niedrig ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 262 weiter, wo der Befehl als ungültig betrachtet wird, und dann kehrt die Arbeitsweise zu der Hauptschleife des Programms zurück.
Beim Schritt 276 geht, wenn die Batterie gesperrt ist, dann die Arbeitsweise zu dem Schritt 282, wo die Date mit einem Hexadezimalwert, vorzugsweise 55h, verglichen wird, der einen Entsperrungsbefehl darstellt. Wenn die Date nicht gleich 55h beim Schritt 282 ist, bleibt die Batterie gesperrt, und die Arbeitsweise geht zu dem Schritt 272 weiter, wo der Befehl als ungültig betrachtet wird. Wenn die Date gleich 55h beim Schritt 282 ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 284 weiter, wo die Batterie entsperrt wird, so daß nachfolgende Daten in den Mikrokontroller 34 geschrieben werden können. Die Arbeitsweise geht von dem Schritt 284 zurück zu der Hauptschleife.
Es wird nun auf Fig. 4D Bezug genommen; wenn eine Unterbrechung INT2* erhalten wird, wie es durch ein Bezugszeichen 214 angegeben ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 290 weiter, wo der Mikrokontroller 34 das geschaltete SWVCC Signal einschaltet, indem das SWVCCON* niedrig bestätigt wird. Das SWVCC Signal versorgt jeweils die Lade-, Entlade-, Temperatur- und Spannungsmeßschaltung 46-52, sowie den Temperatursensor 24 mit Strom. Der Mikrokontroller 34 tastet dann das LADEN, ENTLADEN und das TSENS Signal jeweils über die Eingänge AIN0-AIN2 ab, und tastet auch das VBATT Signal und dann das NEG Signal mit dem PRBV Signal über den Eingang AIN3 ab. Jedes der oben aufgeführten Signale wird gemessen und in einen Hexadezimalwert umgewandelt und in dem RAM 38 gespeichert.
Da der A/D-Wandler 41 ungefähr 19,6 Millivolt pro Zählwert umwandelt und das LADEN und das ENTLADEN Signal einen Spannungspegel von ungefähr 19,25 Millivolt pro 10 Milliampere Strome durch die Batterie 20 aufweisen, und da der Mikrokontroller 34 auch alle 0,103 Sekunden abtastet, entspricht jeder Zählwert des A/D-Wandlers 81 ungefähr 1 Milliamperesekunde. Die Tankkapazität und die Kraftstoffmeßwerte entsprechen auch 1 Milliamperesekunden pro Zählwert oder Hexadezimalbit, wodurch eine direkte Ent sprechung zwischen der Tankkapazität, dem Kraftstoffmeßwert und der Lade- und Entladerate geliefert wird, so daß der Mikrokontroller 34 unmittelbar ohne mathematische Bearbeitung aktualisieren kann, obgleich richtige Multiplikationen ausgeführt werden könnten, wenn es erwünscht ist.
Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 292 weiter, wo das VBATT Signal mit 17 Volt verglichen wird. Wenn das VBATT Signal kleiner als oder 17 Volt ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 294, wo der Mikrokontroller 34 das CHG Signal überwacht, um zu bestimmen, ob die Batterie 20 geladen oder entladen wird. Wenn das VBATT Signal größer als 17 Volt beim Schritt 292 ist oder wenn das CHG Signal beim Schritt 292 hoch ist, dann ist Wechselstrom verfügbar und die Batterie 20 lädt, so daß die Arbeitsweise zu dem Schritt 296 weitergeht, wo der Mikrokontroller 34 einen ACPWR Merker setzt. Wenn das CHG Signal beim Schritt 294 niedrig ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 298 weiter, wo das SWVCCON* Signal hochgezogen wird, wodurch das geschaltete SWVCC Signal abgeschaltet wird. Der ACPWR Merker wird gelöscht, und von der Batterie 20 wird an dieser Stelle bestimmt, daß sie entlädt, wie es durch ein Bezugszeichen 300 angegeben ist. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 354 von dem Schritt 298 weiter, wie es später beschrieben ist.
Von dem Schritt 296 geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 302 weiter, wo der Mikrokontroller 34 das geschaltete SWVCC Signal abschaltet, und dann geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 304 weiter, wo der Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN überwacht wird, um zu bestimmen, ob das schnelle Laden abgeschlossen worden ist. Wenn es so ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 386 weiter, um ein Zusatzladen bei der Batterie 20 vorzusehen, wie es durch das Bezugszeichen 306 angegeben ist. Sonst geht, wenn der Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN beim Schritt 304 nicht gesetzt ist, die Arbeitsweise zu dem Schritt 308, wo ein Merker FASTFLG für schnelles Laden überwacht wird, um zu bestimmen, ob die Batterie 20 gegenwärtig schnell lädt. Wenn der FASTFLG Merker gesetzt ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 309 weiter, der unten beschrieben ist. Wenn nicht, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 310 weiter, der langsames Laden angibt. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 312 weiter, wo der ÜBERTRAGUNG Zählwert gleich 15 gesetzt wird. Somit sollte der ÜBERTRAGUNG Zählwert nicht null erreichen, wenn langsam geladen wird.
Von dem Schritt 312 geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 314 weiter, wo bestimmt wird, ob die Temperatur der Batterie 20 größer als 10º und weniger als 40ºC ist, was der annehmbare Temperaturbereich für schnelles Laden ist. Wenn die Temperatur zwischen 10 und 40ºC ist, dann geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 316 weiter, wo die Spannung der Batterie 20 mit einem niedrigen Spannungswert verglichen wird, vorzugsweise 10 Volt. Wenn die Batteriespannung 10 Volt oder größer beim Schritt 316 ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 309 weiter, der schnelles Laden angibt. FASTFLG wird beim Schritt 309 gesetzt. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 318, wo der Übertragungsparameter auf 15 gesetzt wird, die Leuchtdiode 154 eingeschaltet wird und das FETSON* Signal niedrig bestätigt wird, wodurch die MOSFETs 60 und 62 aktiviert werden, um schnelles Laden anzugeben. Der ÜBERTRAGUNG Zählwert sollte null nicht erreichen, wenn schnell geladen wird.
Von dem Schritt 318 geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 320 weiter, wo die Temperatur mit 50ºC verglichen wird. Die Temperatur der Batterie 20 darf nicht auf über 50ºC ansteigen, da sie sonst als unsicher betrachtet wird. Wenn die Batterietemperatur nicht gleich 50ºC ist, dann geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 322 weiter, wo der Kraftstoffmeßwert mit 115% multipliziert und mit einer Hexadezimalzahl verglichen wird, die als der Nenner bezeichnet wird, und das volle Ladevermögen der Batterie 20 darstellt. Wenn der Kraftstoffmeßwert den Wert von 115% des Nenners nicht erreicht hat, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 340 weiter, der unten beschrieben ist. Wenn der Kraftstoffmeßwert den 115% Wert des Nenners erreicht hat, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 326, wo der ADJFLAG Merker gelöscht wird, was angibt, daß die Tankkapazität oder der Nenner nicht eingestellt werden, wie es weiter unten beschrieben ist. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 328, was angibt, daß schnelles Laden zu beenden ist, und FASTFLG wird demgemäß gelöscht.
Erneut auf den Schritt 320 bezugnehmend geht dann, wenn die Temperatur auf 50ºC angestiegen ist, die Arbeitsweise zu dem Schritt 324, wo die Spannung der Batterie 20 mit einem maximalen Ladespannungspegel verglichen wird, vorzugsweise 14,5 Volt. Wenn die Batteriespannung größer als 14,5 Volt beim Schritt 324 ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 326, wo der ADJFLAG Merker gelöscht und schnelles Laden beendet wird, wie es oben beschrieben worden ist. Auf diese Weise werden, wenn die Temperatur 50ºC erreicht hat und die Batteriespannung auf oberhalb des maximalen Spannungspegels angestiegen ist oder der Kraftstoffkapazitätswert auf 115% des Nenners angestiegen ist, die Tankkapazität oder der Nenner später nicht auf der Grundlage des Kraftstoffmeßwerts eingestellt, und das schnelle Laden wird beendet.
Erneut auf Schritt 324 bezugnehmend geht dann, wenn die Spannung der Batterie 20 nicht auf oberhalb des maximalen Spannungspegels von 14,5 Volt angestiegen ist, die Arbeitsweise zu dem Schritt 330, wo das FETSON* Signal hoch bestätigt wird, wodurch die MOSFETs 60 und 62 abgeschaltet werden, und das TCOFF* Signal niedrig bestätigt ist, wodurch der MOSFET 72 abgeschaltet wird. Auf diese Weise wird die Batterie 20 durch den Widerstand 70 mit der Wartungsrate von 5 Milliampere geladen. Dies gibt an, daß die Temperatur der Batterie 20 zu hoch ist, daß sie aber nicht vollständig geladen ist, so daß das schnelle Laden vorübergehend unterbunden wird und die niedrigere Erhaltungsladenrate verwendet wird, damit die Temperatur sinken kann. Das schnelle Laden wird nachfolgend wiederaufgenommen, wenn die Temperatur auf 40ºC absinkt. Die Arbeitsweise geht dann zu der Hauptschleife, wie es durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist.
Erneut auf Schritt 314 bezugnehmend geht dann, wenn die Temperatur nicht innerhalb von 10 und 40ºC ist, die Arbeitsweise zu dem Schritt 332 weiter, wo der Kraftstoffmeßwert erhöht wird. Da Erhaltungsladen auf die Batterie 20 während 0,1 Sekunden seit der letzten Unterbrechung INT1* und dem Aktualisieren angewendet worden ist, werden der Erhaltungsladewert und die Zeit multipliziert und dann in ein hexadezimales Äquivalent des Coulomb-Zählwerts umgewandelt, der der Batterie 20 hinzugefügt worden ist und der dann zu dem Kraftstoffmeßwert addiert wird. Die Arbeitsweise geht dann von dem Schritt 332 zu dem Schritt 334 weiter, wo der Kraftstoffmeßwert mit 115% des Nenners verglichen wird, ähnlich dem Schritt 322. Wenn der Kraftstoffmeßwert 115% des Werts des Nenners erreicht hat, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 328, was eine Beendigung des schnellen Ladens angibt, was vorhergehend beschrieben worden ist. Wenn der Kraftstoffmeßwert nicht auf den 115% Pegel angestiegen ist, kehrt die Arbeitsweise zu der Hauptschleife zurück, wie sie durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist.
Man erinnert sich, daß die Arbeitsweise von dem Schritt 322 zu dem Schritt 340 weitergeht, wenn der Kraftstoffmeßwert 115% des Nenners erreicht hat. Es wird nun auf Fig. 4E Bezug genommen, wobei beim Schritt 340 der Wert des Kraftstoffmeßwerts mit 75% des Nenners oder der Tankkapazität verglichen wird. Wenn der Kraftstoffmeßwert nicht auf den 75% Pegel angestiegen ist, dann geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 350, wo das allerletzte Laden in einen Ladezustandswert umgewandelt wird und zu dem Kraftstoffmeßwert hinzugefügt wird, wobei Spannungsoffsets sowie der Hexadezimalwert der Temperatur subtrahiert werden, der von dem A/D-Wandler 49 erhalten wird und wegen der Ladeineffizienz durch 8 dividiert ist. Da die Batterie 20 schnell geladen wird, nimmt ihre Temperatur zu, so daß ein Teil der Ladeenergie in Wärme umgewandelt wird, statt in Ladeenergie umgewandelt zu werden. Je höher die Temperatur desto weniger wirksam wird das Laden, bis die Batterie 20 kein weiteres Laden akzeptiert. Somit ist der Ladeineffizienzfaktor der Temperatur proportional und wird subtrahiert, um das tatsächlich von der Batterie 20 erhaltene Laden abzuschätzen. Der Ladeineffizienzfaktor wird nur während eines schnellen Ladens subtrahiert.
Die Arbeitsweise geht dann von dem Schritt 350 zurück zu der Hauptprogrammschleife, wie sie durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist. Wenn der Kraftstoffmeßwert größer als oder gleich 75% des Nenners beim Schritt 340 ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 342 weiter, wo die Batteriespannung mit dem maximalen Spannungspegel von 14,5 Volt verglichen wird. Wenn die Batteriespannung kleiner als der maximale Spannungspegel ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 350 weiter. Sonst geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 344, der bestimmt, ob sich die Batteriespannung seit der letzten Messung geändert hat, die ungefähr 0,1 Sekunden vor der vorhergehenden Iteration ausgeführt wurde. Wenn sich die Batteriespannung beim Schritt 344 gegenüber der vorhergehenden Berechnung der Batteriespannung geändert hat, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 350. Sonst geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 346, um zu bestimmen, ob die Temperatur seit der vorhergehenden Messung zugenommen hat. Wenn nicht, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 350. Sonst geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 348, der bestimmt, ob die Temperatur um einen Hexadezimalwert von 10 zugenommen hat, der ungefähr 2ºC entspricht. Wenn die Temperatur nicht um 2ºC zugenommen hat, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 350. Sonst geht, wenn die Temperatur um 2ºC beim Schritt 248 zugenommen hat, die Arbeitsweise zu dem Schritt 328, was angibt, daß das schnelle Laden abgeschlossen ist, wo FASTFLG gelöscht wird. Auch ein PARTIELL Zählwert wird gelöscht, der ein Zählwert der Anzahl der Teilladezyklen seit dem letzten vollständigen Laden ist.
Die Schritte 340-350 werden zusammengefaßt; wenn die Batterie 20 schnell geladen wird, IST, wenn der Kraftstoffmeßwert auf wenigstens den 75% Wert des Nenners ansteigt und die Spannung der Batterie 20 zumindest 14,5 Volt ist aber nicht zunimmt, während die Temperatur um wenigstens 2ºC ansteigt, der Beendigungspunkt des schnellen Ladens erreicht worden, und das schnelle Laden wird beendet. Sonst wird das schnelle Laden wieder aufgenommen und der Kraftstoffmeßwert um die hinzugefügte Ladung erhöht, wobei die Ladeineffizienz aufgrund der Temperatur berücksichtigt wird.
Wenn der Schritt 328 angetroffen wird, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 352, wo der Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN gesetzt und die Leuchtdiode 154 ausgeschaltet wird. Unabhängig von der Höhe des Kraftstoffmeßwerts wird der Kraftstoffmeßwert gleich dem Nenner gesetzt, da der Nenner die volle Kapazität darstellt und die Batterie 20 vollständig geladen ist. Zusätzlich wird der Merker KRAFTSTOFFMESSWERT GÜLTIG gesetzt. Ein Zeitgeber für eine Minute wird auch beim Schritt 352 gestartet, und eine Ladung von 100 Milliampere durch die Batterie 20 hindurch wird durch den Mikrokontroller 34 geliefert, indem das TCOFF* Signal hochgezogen wird. Dies wird als Zusatzladen bezeichnet, bei dem die Batterie 20 mit 100 Milliampere Erhaltungsstrom während einer Minute geladen wird, nachdem das volle Laden abgeschlossen worden ist. Die Arbeitsweise geht dann zu der Hauptprogrammschleife, wie sie durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist.
Immer wenn das Entladebezugszeichen 300 angetroffen wird, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 354, wo das VBATT Signal mit 17 Volt verglichen wird, um zu bestimmen, ob Wechselstrom verfügbar ist. Wenn es so ist, geht die Arbeitsweise zu der Hauptprogrammschleife, wie sie durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist. Sonst geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 356, der den ÜBERTRAGUNG Zählwert mit 0 vergleicht. Wenn der ÜBERTRAGUNG Zählwert nicht 0 beim Schritt 356 ist, geht die Arbeitsweise zu der Hauptprogrammschleife zurück und in Entladen wird nicht eingetreten. Man erinnere sich, daß 15 aufeinanderfolgende Lesezyklen, von denen jeder den ÜBERTRAGUNG Zählwert schrittweise verringert, auftreten müssen, bevor in Entladen eingetreten wird. Wenn der ÜBERTRAGUNG Zählwert null ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 358 weiter, wo die Leuchtdiode 154 eingeschaltet und das FETSON* Signal niedrig bestätigt wird, wodurch die MOSFETs 60 und 62 eingeschaltet werden. Die Batterie 20 wird dann in das Computersystem C entladen, und der Wechselstromadapter A ist rächt verbunden.
Von dem Schritt 358 geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 360, der einen CHRGFLG Merker überwacht, um zu bestimmen, ob die Batterie 20 geladen worden ist, bevor in den Entlademodus eingetreten wurde. Wenn der CHRGFLG Merker vorhergehend nicht gesetzt wurde, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 362, wo der Mikrokontroller 34 das Erhaltungsladen bei 100 Milliampere ermöglicht, indem das TCOFF* Signal hochgesetzt und auch ein Merker OFFTRICK gesetzt wird, der nachfolgend gelöscht wird, wenn die Batterie eine Zusatzladung erhält. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 374, der näher unten beschrieben ist. Wenn der CHRGFLG Merker vorhergehend beim Schritt 360 gesetzt worden ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 364 weiter, wo der Mikrokontroller 34 den Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN überwacht. Wenn der Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN vorhergehend gesetzt worden ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 366, wo der Merker KRAFTSTOFFMESSWERT GÜLTIG gesetzt wird, und die Arbeitsweise geht zu dem Schritt 362 weiter. Beim Schritt 364 geht die Arbeitsweise, wenn der Merker SCHNELLES LADEN ABGESCHLOSSEN nicht vorhergehend gesetzt worden ist, zu dem Schritt 368 weiter, wo der PARTIELL Zählwert erhöht wird. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 370 weiter, wo, wenn der PARTIELL Zählwert nicht gleich 8 ist, die Arbeitsweise zu dem Schritt 366 weitergeht, wo der Merker KRAFTSTOFFMESSWERT GÜLTIG gesetzt wird, was angibt, daß der Kraftstoffmeßwert gültig ist. Sonst geht, wenn PARTIELL gleich β beim Schritt 370 ist, die Arbeitsweise zu dem Schritt 372, wo der Merker KRAFTSTOFFMESSWERT GÜLTIG gelöscht wird, was angibt, daß der Kraftstoffmeßwert nicht mehr gültig ist. Da die Batterie 20 acht aufeinanderfolgende Teilladezyklen erhalten hat, zeigt die Erfahrung, daß der Kraftstoffmeßwert ungenau wird. Von dem Schritt 372 geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 362.
Nun auf Fig. 4F bezugnehmend geht die Arbeitsweise von dem Schritt 362 zu dem Schritt 374, wo die Spannung der Batterie 20 mit dem Spannungspegel von 11 Volt für die volle Entladung verglichen wird. Wenn die Batteriespannung nicht gleich 11 Volt ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 376, wo die Größe der Entladung berechnet und von dem Kraftstoffmeßwert subtrahiert wird, wobei der Offset des Verstärkers 92 berücksichtigt wird. Der Wert von dem A/D-Wandler kann unmittelbar subtrahiert werden, da der Wert Milliamperesekunden entspricht, und es ist keine ausführliche Multiplikation notwendig, da die im vornherein gewählten Faktoren die Multiplikation ausführen.
Die Arbeitsweise geht dann von dem Schritt 376 zu der Hauptprogrammschleife, wie sie durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist. Beim Schritt 374 geht, wenn die Batteriespannung gleich 11 Volt ist, und somit eine vollständig entladene Batterie angegeben wird, die Arbeitsweise zu dem Schritt 378, wo der Kraftstoffmeßwert in einem Parameter gespeichert ist, der als REST bezeichnet ist, und der Kraftstoffmeßwert wird gleich null gesetzt. Die Arbeitsweise geht dann zu dem Schritt 380, wo der ADJFLAG Merker geprüft wird. Wenn ADJFLAG Merker vorhergehend gelöscht worden ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 382, wo die Tankkapazität oder der Nenner gleich der vorhergehend berechneten Tankkapazität gesetzt wird, da der neue Kraftstoffmeßwert als ungenau angesehen wird. Die Arbeitsweise geht dann zu der Hauptprogrammschleife weiter. Wenn der ADJFLAG Merker vorhergehend gesetzt worden ist, wie es beim Schritt 380 bestimmt wird, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 384, wo die Tankkapazität aktualisiert wird, indem der REST dividiert durch 2 dividiert wird. Diese Division liefert eine Möglichkeit, individuelle Batterieunterschiede und Kapazitätsänderungen mit der Zeit zu korrigieren. Nach einer Reihe Entladezyklen sollte sich der REST null nähern, was eine genaue Bestimmung der Tankkapazität für jede einzelne Batterieeinheit B ergibt. Der Wert 2 ist als der bevorzugte Konvergenzfaktor ausgewählt, wobei eins möglicherweise schneller konvergiert, aber auch Fehler stärker ausgesetzt ist, und höhere Faktoren langsamer als erwünscht konvergieren. Die Arbeitsweise geht dann zu der Hauptschleife zurück, wie sie durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist.
Nun auf Fig. 4 G bezugnehmend geht jedesmal, wenn das Bezugszeichen 306 in dem Ablaufdiagramm angetroffen wird, die Arbeitsweise zu dem Schritt 386, der den OFFTRICK Merker liest. Wenn der OFFTRICK Merker vorhergehend gelöscht worden ist, ist die Batterie 20 bereits zusatzgeladen worden, und die Arbeitsweise geht zu dem Schritt 388 weiter, was angibt, daß der Mikrokontroller 34 den Nenner oder Tankkapazitätswert nicht ändert, und die Arbeitsweise geht zu der Hauptschleife zurück, wie sie durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist. Wenn die Batterie 20 vorhergehend beim Schritt 386 nicht zusatzgeladen worden ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 390, der den Zeitgeber von 1 Minute überwacht. Wenn der Zeitgeber beim Schritt 390 abgelaufen ist, was angibt, daß das gegenwärtige Zusatzladen hinaus abgeschlossen ist, geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 392 weiter, wo der Mikrokontroller 34 den Erhaltungsstrom auf 5 Milliampere setzt, indem das TCOFF* Signal niedrig bestätigt wird. Der OFFTRICK Merker wird auch gelöscht. Dann geht die Arbeitsweise zu dem Schritt 388. Wenn der Zeitgeber von 1 Minute beim Schritt 390 nicht abgelaufen ist, dann wird der Kraftstoffmeßwert beim Schritt 394 aktualisiert, indem der Hexadezimalwert, der 100 Milliampere entspricht, durch 4 dividiert wird, um den richtigen Coulomb-Ladewert zu erzeugen und diesen zu dem Kraftstoffmeßwert zu addieren. Die Arbeitsweise kehrt dann zu der Hauptprogrammschleife zurück.
Das Computersystem C unterbricht die Ladekontroll- und Kraftstoffmeßschaltung periodisch, vorzugsweise alle vier Sekunden, durch das SERLINK Signal mit Lesebefehlen, um den Nenner oder die Tankerkapazität, den Zähler oder den Ladezustand und die Entladerate sowie andere Ladeparameter wiederzugewinnen, wenn es erwünscht ist. Das Computersystem C berechnet den Kraftstoffpegel oder Prozentsatz der verbleibenden Ladung, indem der Zähler durch den Nenner dividiert wird. Auch wird die verbleibende Zeit vor einer vollständigen Entladung berechnet, indem der Ladezustandswert durch die Entladerate dividiert wird. Das Computersystem C liefert vorzugsweise den Kraftstoffpegel und die dem Benutzter verbleibende Zeit auf seiner Anzeige.
Die Arbeitsweise des Softwareprogramms des Mikrokontroller 34 zusammenfassend bestimmt es fortlaufend, ob eine Wechselstromquelle verfügbar ist, die Batterie 20 zu laden. Wenn es so ist, überwacht der Mikrokontroller 34 die Spannung, die Temperatur und den Ladezustand, um zu bestimmen, ob ein schnelles Laden oder ein Erhaltungsladen angewendet werden soll, und die Batterie 20 wird entsprechend geladen. Wenn die Batterie 20 schnell geladen wird, werden die Spannung, die Temperatur und der Ladezustand überwacht, um zu bestimmen, wann das schnelle Laden zu beenden ist. Wenn kein Wechselstrom vorhanden ist, ermöglicht der Mikrokontroller 34 das Entladen, wenn mit dem Computersystem C verbunden und das Computersystem C eingeschaltet ist.
Der Mikrokontroller 34 überwacht auch fortlaufend den Lade- und Entladestrom durch die Batterie 20 und berechnet die Größe der hinzugefügten oder entfernten Ladung. Ein Kraftstoffmeßwert wird fortlaufend aktualisiert, um den Ladezustand beizubehalten. Wenn Ladung hinzugefügt werden soll, wird die Temperaturineffizienz berücksichtigt.
Eine Selbstentladung wird auch während der benutzungsfreien Perioden bestimmt und von dem Kraftstoffmeßwert subtrahiert. Bei vollständiger Entladung wird die Ladekapazität der Batterie 20 aktualisiert, wenn der Kraftstoffmeßwert gültig ist.
Der Mikrokontroller 34 speichert die Ladeinformationen und liefert sie auf Anforderung über eine serielle Verbindung an das Computersystem C.
Die vorstehende Offenbarung und Beschreibung der Erfindung sind darstellend und beispielhaft, und verschiedene Änderungen an der Größe, der Form, den Materialien, den Bauteilen, der Schaltung, den Verdrahtungsverbindungen und Kontakten, sowie von Einzelheiten der dargestellten Schaltungsanordnung und Konstruktion und des Verfahrens des Betriebs können vorgenommen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen beansprucht ist.

Claims

1. Ein Computersystem (C), das eine Einrichtung zum Überwachen des Batterieladezustands einer Batterie (20) in dem Computersystem (C) einschließt, wobei die Einrichtung umfaßt:

eine Einrichtung zum Laden der Batterie (20);

eine Einrichtung (22) zum Speichern eines Ladezustandswerts der genannten Batterie (20);

eine Einrichtung zum Überwachen des Ladestroms der genannten Batterie (20) und zum Erhöhen des genannten Ladezustandswerts auf der Grundlage des genannte Ladestroms der genannten Batterie (20);

eine Einrichtung zum Überwachen des Entladestroms der genannten Batterie (20) auf der Grundlage eines normalen Betriebs des genannten Computersystems und zum Verringern des genannten Ladezustandswerts auf der Grundlage des genannten Entladestroms der genannten Batterie (20);

eine Einrichtung zum Bestimmen, wenn sich die genannte Batterie (20) auf einen vorbestimmten Wert entlädt;

eine Einrichtung zum Speichern eines Werts, der für den vollen Aufladewert der genannten Batterie (20) repräsentativ ist, und

eine Einrichtung, die mit der genannten Einrichtung zum Bestimmen, wenn sich die genannte Batterie (20) auf einen vorbestimmten Wert entlädt, mit der genann ten Einrichtung zum Speichern des genannten vollen Aufladewerts und der genannten Einrichtung (22) zum Speichern des genannten Ladezustandswerts verbunden ist, um den genannten vollen Aufladewert um eine Größe zu ändern, die gleich einem Anteil des genannten Ladezustandswerts ist, der übrig bleibt, wenn sich die genannte Batterie (20) auf den genannten vorbestimmten Wert entlädt.

2. Das Computersystem (C) des Anspruchs 1, wobei die genannte Einrichtung zum Ändern des genannten vollen Aufladewerts den genannten vollen Aufladewert nicht ändert, wenn der genannte Ladezustandswert den genannten vollen Aufladewert um eine vorbestimmte Größe überschreitet.

3. Das Computersystem (C) des Anspruchs 1, das des weiteren umfaßt:

eine Einrichtung (24) zur Temperaturmessung der genannten Batterie (20);

eine Einrichtung (52) zur Spannungsmessung der genannten Batterie (20), und

wobei die genannte Einrichtung zum Ändern des genannten vollen Aufladewerts den genannten vollen Aufladewert nicht ändert, wenn die genannte Batterietemperatur auf einen vorbestimmten Wert steigt, und wenn die genannte Batteriespannung oberhalb eines vorbestimmten Werts ist.

4. Das Computersystem (C) des Anspruchs 1, das des weiteren umfaßt:

eine Einrichtung (24) zur Temperaturmessung der genannten Batterie (20) und

eine Einrichtung zum Verringern des Batterieladezustandwerts auf der Grundlage eines Bruchteils der gemessenen Temperatur.

5. Das Computersystem (C) des Anspruchs 1, das des weiteren umfaßt:

eine Einrichtung zum Bestimmen der Zeitdauer, die in einem Selbstentladungszustand verbracht wurde, und

eine Einrichtung zum Verringern des Batterieladezustandswerts um eine Größe auf der Grundlage der genannten Zeit, die in dem Selbstentladungszustand verbracht wurde.

6. Das Computersystem (C) des Anspruchs 5, wobei die genannte Einrichtung zum Veningern des genannten Batterieladezustandswerts den genannten Batterieladezustandswert um einen einer Mehrzahl von Werten verringert, wobei derjenige aus der genannten Mehrzahl auf der Grundlage der in dem genannten Selbstentladungszustand verbrachten Zeitdauer verwendet wird.

7. Das Computersystem (C) des Anspruchs 6, wobei demjenigen, der aus der genannten Mehrzahl von Werten verwendet wird, des weiteren der Typ der genannten Batterie (20) zugrundeliegt.

8. Das Computersystem (C) des Anspruchs 6, wobei demjenigen, der aus der genannten Mehrzahl von Werten verwendet wird, des weiteren der Ladezustand der genannten Batterie (20) vor dem Eintritt in den genannten Selbstentladungszustand zugrundeliegt.

9. Das Computersystem (C) des Anspruchs 5, wobei die genannte Einrichtung zum Verringern des genannten Batterieladezustandswerts den genannten Batterieladezustandswert um einen vorbestimmten Prozentanteil nach Ablauf von jedem eines vorbestimmten Zeitintervalls verringert, während die genannte Batterie (20) in dem Selbstentladungszustand ist, wenn die genannte Batterie (20) vor dem Eintritt in den genannten Selbstentladungszustand nicht voll geladen war.

10. Das Computersystem (C) des Anspruchs 9, wobei der genannte vorbestimmte Prozentanteil ungefähr 0,39% ist und das genannte vorbestimmte Zeitintervall ungefähr 6 Stunden ist.

11. Das Computersystem (C) des Anspruchs 5, wobei die genannte Einrichtung zum Bestimmen der Zeit, die in dem genannten Selbstentladungszustand verbracht wurde, eine Einrichtung einschließt, um ein sich wiederholendes Zeitintervall bereitzustellen, das eine vorbestimmte Dauer aufweist, und wobei die genannte Einrichtung zum Verringern des genannten Batterieladezustandswert den genannten Batterieladezustandswert um einen ersten, vorbestimmten Prozentanteil nach Ablauf des ersten der genannten sich wiederholenden, vorbestimmten Zeitintervalle verringert, während die Batterie in dem Selbstentladungszustand ist, wenn die genannte Batterie (20) vor dem Eintritt in den genannten Selbstentladungszustand voll geladen war.

12. Das Computersystem (C) des Anspruchs 11, wobei die genannte Einrichtung zum Verringern des genannten Batterieladezustandswert den genannten Batterieladezustandswert um einen zweiten, vorbestimmten Prozentanteil nach Ablauf des zweiten der genannten sich wiederholenden Zeitintervalle verringert, während die Batterie in dem genannten Selbstentladungszustand ist, wenn die genannte Batterie (20) vor dem Eintritt in den genannten Selbstentladezustand voll geladen war.

13. Das Computersystem (C) des Anspruchs 12, wobei die genannte Einrichtung zum Verringern des genannten Batterieladezustandswert den genannten Batterieladezustandswert um einen dritten, vorbestimmten Prozentanteil nach Ablauf des dritten der genannten sich wiederholenden Zeitintervalle verringert, wenn die Batterie (20) vor dem Eintritt in den genannten Selbstentladezustand voll geladen war.

14. Das Computersystem (C) des Anspruchs 13, wobei die genannte Einrichtung zum Verringern des genannten Batterieladezustandswert den genannten Batterieladezustandswert um den genannten dritten, vorbestimmten Prozentanteil nach Ablauf des vierten der genannten sich wiederholenden Zeitintervalle verringert, wenn die genannte Batterie (20) vor dem Eintritt in den genannten Selbstentladezustand voll geladen war.

15. Das Computersystem (C) des Anspruchs 14, wobei die genannte Einrichtung zum Verringern des genannten Batterieladezustandswert den genannten Batterieladezustandswert um einen vierten, vorbestimmten Prozentanteil nach jedem nachfolgenden Auftreten der genannten sich wiederholenden Zeitintervalle ver ringert, wenn die genannte Batterie (20) vor dem Eintritt in den genannten Selbstentladezustand voll geladen war.

16. Das Computersystem (C) des Anspruchs 15, wobei die genannte Batterie (20) eine Nickel-Cadmium-Batterie oder eine Nickel-Metallhydrid-Battrie ist und wobei das genannte vorbestimmte Zeitintervall ungefähr Stunden ist, der genannte erste, vorbestimmte Prozentanteil ungefähr 3% ist, wenn die genannte Batterie (20) eine Nickel-Cadmium-Batterie ist, oder ungefähr 6% ist, wenn die genannte Batterie (20) eine Nickel-Metallhydrid-Batterie ist, der genannte zweite, vorbestimmte Prozentanteil ungefähr 1,5% ist, der genannte dritte, vorbestimmte Prozentanteil ungefähr 0,78% ist und der genannte vierte, vorbestimmte Prozentanteil ungefähr 0,39% ist.

17. Das Computersystem (C) des Anspruchs 5, wobei die genannte Einrichtung zum Bestimmen der verbrachten Zeitdauer einschließt

einen Zeitgeber, der eine vorbestimmte Periode aufweist und ein Signal nach der genannten vorbestimmten Periode erzeugt, und

eine mit dem genannten Zeitgeber gekoppelte Einrichtung, um die Anzahl der Male zu zählen, die das genannte Signal von dem genannten Zeitgeber erzeugt wird.

18. Das Computersystem (C) des Anspruchs 17, wobei die genannte Einrichtung zum Verringern den genannten Zählwert der genannten Einrichtung zum Zählen als einen Wert verwendet, der für die genannte in dem genannten Selbstentladungszustand verbrachte Zeit repräsentativ ist.

19. Das Computersystem (C) des Anspruchs 17, wobei der genannte Zeitgeber eine programmierbare Doppelbasisdiode einschließt.

20. Das Computersystem (C) des Anspruchs 1, das des weiteren eine Einrichtung umfaßt, um den genannten Batterieladewert unter vorbestimmten Bedingungen ungültig zu machen.

21. Das Computersystem (C) des Anspruchs 20, das ferner umfaßt:

eine Einrichtung zum Bestimmen der Anzahl von Teilaufladungen seit der letzten vollständigen Entladung der genannten Batterie (20), und

wobei eine vorbestimmte Ungültigkeitsbedingung die genannte Anzahl von Teilaufladungen ist, die eine vorbestimmte Anzahl überschreitet.

22. Das Computersystem (C) des Anspruchs 20, das ferner umfaßt:

eine Einrichtung zum Bestimmen, ob sich die Batterie (20) selbst entlädt, und zum Bestimmen der Zeitdauer, die sich die genannte Batterie (20) selbst entlädt, und

wobei eine vorbestimmte Ungültigkeitsbedingung ist, wenn sich die Batterie (20) während einer vorbestimmten Zeitdauer selbst entlädt.