SE432854B - Anordning for att avsluta laddningen av ett elektriskt ackumulatorbatteri eller en fas av en dylik laddning - Google Patents

Description

7809655-9 av batterispänning och i den motsatta riktningen i beroende av stigningen av rampsignalen, samt en anordning, inrättad att över- vaka kombinationssignalen och avsluta laddningen eller en fas av denna, när ändringen i kombinationssignalen i nämnda ena rikt- ning, på grund av stigning av batterispänningen, icke längre är tillräckligt stor för att fullständigt förskjuta ändringen i nämnda motsatta riktning på grund av rampsignalens stigning.

I fallet med ett blybatteri är ett normalt kriterium för av- 'slutning av laddningen att cellspänningen bör stiga mindre än ll mv inom 45 min. Vid användning av en laddningsavslut- ningsanordning enligt uppfinningen kan rampsignalen därför ha en lutning, som är ekvivalent med ll mV per cell inom 45 min, så att kombinationssignalen börjar att ändras i den mot- satta riktningen, så snart kriteriet för laddningsavslutning har uppnåtts.

Uttrycket "laddningsavslutning", som använts ovan, avses täcka både fullständig frånkoppling av laaanihgsströmmen och reduk- tion av laddningsströmmens medelvärde till ett väsentligt lägre värde. Exempelvis efter avslutning av laddningens huvud- fas, kan batteriet motta en kontinuerlig underhâllsladdning, eller perioder av normal laddning med intervall av exempel- vis 12 h för att fylla pâ batteriet.

Olika metoder kan användas för att bestämma, när ändringen i nämnda ena riktning 1 kombinationssignalen på grund av höj- ning av batterispänningen icke längre är tillräckligt stor, för att fullständigt förskjuta ändringen i den motsatta rikt- ningen'pâ grund av rampsignalens stigning. I en metod kan me- del finnas för att lagra det yttervärde som kombinationssig- nalen hittills uppnått i nämnda ena riktning och jämföra det lagrade yttervärdet med det aktuella värdet hos kombinations- signalen. Så snart kombinationssignalen ändrats i den motsat- ta riktningen med mer än ett förutbestämt värde, kommer kom- paratoranordningen att detektera den resulterande skillnaden mellan den lagrade signalen och kombinationssignalen samt av- sluta laddningen. a» 78Ü9655~9 I en något annorlunda anordning finns även ett minne men den signal som alstras av minnet kombineras av kombinationsanord- ningen med den signal som beror på batterispänningen och ramp- signalen. övervakningsanordningen för kombínationssignalen är nu anordnad så att, när kombinationssignalen når ett förut- bestämt värde, den lagrade signalen modifieras i sådan rikt- ning att den hindrar kombinationssignalen från att ändras i nämnda ena riktning utöver det förutbestämda värdet. När stigningen av batterispänning icke längre är tillräcklig för _att fullständigt förskjuta stigningen i rampsignalen, kommer sålunda den lagrade signalen icke längre att modifieras och kombinationssignalen kommer att förskjutas bort från det fö- rutbestämda värdet i den motsatta riktningen. När denna änd- ring har överskridit ett förutbestämt värde, avslutas ladd- ningen.

Minnet kan vara antingen ett analogt eller ett digitalt minne.

I fallet med ett digitalt minne skulle minnets utgång normalt vara kopplad direkt till en digital-analogomvandlare, så att kombinations- eller komparatorsteget kan utföras på en ana- log signal. Givetvis utesluter detta emellertid icke möjlig- heten av att kombinera eller jämföra signaler i digital form.

I en valfri batteriladdningsanordning, i vilken laddningsav- slutningen beror på batterispänningens stighastighet, upp- kommer svårigheten att batterispänningen kommer att variera med fluktuationen av matningsspänningen, ävensom med batte- riets laddningstillstånd. För att övervinna denna svårighet föreslås enligt den brittiska patentskriften l 495 523 att införa anordningar för att generera en styrsignal, som bil- dar skillnaden mellan en signal, som beror på batterispän- ning, och en signal, som beror på den matande växelspänning- en. Proportionen kan vara sådan att den resulterande styr- signalen väsentligen är oberoende av fluktuationer hos den matande växelspänningen, åtminstone när batteriet närmar sig det fulladdade tillståndet. Den signal som beror på batteri- spänningen, vilken kombineras med rampsignalen genom kombina- tionsanordningen, kan bilda en styrsignal, vilken ñärleds på .v 780965549 ett sätt, som är likartat med det som beskrivs i den ovan nämnda, brittiska patentskriften l 495 523. I den föredragna utföringsformen utför emellertid kombinationsanordningen även uppgiften att kombinera en signal, som är beroende endast av batterispänningen, med en signal, som är beroende av den ma- tande växelspänningen. Förutom den signal som beror på bat- terispänningen, rampsignalen och eventuellt den lagrade sig- - nalen, kan kombinationsanordningen motta enzgnal, som beror på den matande växelspänningen. av Under de tidiga stadierna av laddning kan batterispänningen stiga endast långsamt, eventuellt mindre än llmV per cell inom 45 min, och därför kan övervakningsanordningen för kom- binationssignalen hindras från att avsluta laddningen innan batterispänningen har stigit över omkring 2,35 V per cell i fallet med blybatteri. Det är även nödvändigt att hindra av- slutning av laddningen, även efter det att batterispänningen har stigit över 2,35 V per cell, emedan den nätspänningskom- pensation, som beskrivits ovan icke kan ge exakt noggrann kompensation, innan batteriet är helt nära fulladdat till- stånd. Detta närmande till det fulladdade tillståndet kan indikeras av det faktum att stighastigheten hos battericell- spänningen har fallit under ett förutbestämt värde, som är hög- re än det värde vid vilket batteriet betraktas såsom full- laddat. Detta högre värde kan vara valt så att, om batteri- spänningen har stigit över 2,35 V per cell, närmandet till det fulladdade tillståndet tillförlitligt indikeras trots fluktuationer i den tillförda nätspänningenåoch brister i kompensationsanordningarna för nätspänningen.

När en signal lagras i digital form, såsom ovan nämnts, är ett lämpligt sätt att erhålla indikering om att batteriet närmar sig fulladdat tillstånd att övervaka tiden mellan ändringar i den lagrade signalen. När denna tid överskrider ett förutbestämt värde, visar detta att kombinationssig- nalens stighastighet har fallit under ett förutbestämt värde.

Denna tid kan övervakas av en digital taktgivare, som åter- ställs varje gång den lagrade signaleländras. Denna taktgi- 7809655-9 vare kan även vara anordnad att spärras fullständigt, så länge batterispänningen är lägre än 2,35 V per cell, så att en enda frånkopplingssignal alstras, som hindrar avslutning av laddningen, innan batteriet närmar sig det fulladdade tillståndet. Övervakningsanordningen för kombinationssig- nalen kan vara anordnad att ge indikeringen att nivån med 2,35 V per cell har uppnåtts genom att anordna dess förspän- ningsnivåer så att vid denna cellspänning dess utsignal passerar omkopplingströskeln hos en logikanordning, som tillåter den digitala taktgivaren att börja sin räkning.

Rampsignalen kan alstras av en digital räknare, som är kopplad till en digital-analogomvandlare och framstegas kontinuerligt, åtminstone under vissa stadier av laddning- en. I den föredragna utföringsformen börjas icke denna fram- stegning, förrän batterispänningen när 2,35 V per cell, så att kombinationssignalen kan användas för att noggrant in- dikera, när denna spänning har uppnåtts. Räknaren kan även tjäna funktionerna att begränsa den totala varaktigheten av laddningen och/eller åstadkomma en påfyllnings- eller topp- laddning med intervall, om batteriet lämnas anslutet till laddningsapparaten, efter det att huvudladdningen har avslu- tats. Den mest signifikanta biten hos räknaren kan sålunda anslutas till laddningsspärranordningen för att spärra yt- terligare laddning, efter det att denna bit har ändrat till- stånd från sitt initialtillstånd och/eller återställninge- anordningar, anordnade att återställa åtminstone en del av _laddningsavslutningsanordningen till dess initialtillstånd, ,så att laddning återstartas, när biten åtrgår till sitt ini- 'tialti-ilståna.

Uppfinningen kan utföras i praktiken på olika sätt men två specifika utföringsformer kommer nu att beskrivas genom exem- pel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 är ett schema, delvis i blockform, utvisande en batterilad- dare enligt uppfinningen, avsedd för laddning av blybatterier, fig. 2 ett diagram illustrerande principerna för batterilad- darens funktion, fig. 3, som är utförd i två delar, fig. 3a och fig. 3b, är ett mer detaljerat kopplingsschema av den -v 7809655-9 6 del av batteriladdaren, som är ansvarig för att bestämma, när batteriet har nått ett fulladdat tilstånd, fig. 4 ett diagram, utvisande vissa av de spänningsvariationer som upp- träder i kretsen enligt fig. 3, samt fig. 5 ett förenklat diagram av en alternativ krets för bestämning av, när ett batteri har nått fulladdat tillstånd.

Av fig. 1 framgår att batteriladdaren innefattar en transfor- mator 10, en belastningsspole 12 och en likriktarbrygga 14, som tjänar till att tillföra laddningsström till uttagskon- takter 16, vid vilka det batteri 18 som skall laddas är an- slutet. Nätets effekttillförsel till transformatorns 10 pri- märlindning styrs av kontakterna 20A hos en kontaktor, vars spole 20B i sin tur magnetiseras av kontakterna 22A på ett relä. Detta relä, vars spole visas vid 22B, bildar en del av en laddningsregulator, som visas i fig. 1 såsom ett block 24.

Förutom förbindelserna till reläkontakterna 22A har ladd- ningsregulatorn 24 även två förbindelser 26, som leder till uttagskontakterna 16 för att tillåta den att avkänna spän- ningen i batteriet 18 och matas med effekt från nätet.

I drift startas batteriets laddning genom att laddaren först ansluts till nätet så att laddningsregulatorn strömsätts och därefter ansluts batteriet 18 till uttagskontakterna 16. Ef- ter en fördröjning av omkring 5 s sluter reläet sina kontak- ter 22A och därför sluter även kontaktorn sina kontakter 20A, varvid transformatorn 10 magnetiseras. Laddningsström flyter nu i batteriet 18. Strömmen regleras av spolen 12 och minskas, när batterispänningen stiger,'vi1ket ger en avsmalnande ladd- ningskarakteristika. När batterispänningen når omkring 2,35 V per.cel1, börjar laddninqsregulatorn att övervaka batteri- spänningens stighastighet för att bestämma, när batteriet är fulladdat. När spänningens stighastighet faller under ll m V per cell inom 45 min, betraktas batteriet såsom fulladdat och laddningen avslutas.

Fig. 2 illustrerar den allmänna princip som används för att fastställa, när batterispänningens stighastighet har fallit .r 78Û9655~9 under detta värde. Kurvan A representerar en typisk stig- ning av cellspänningen, såsom funktion av tiden, när bat- teriet närmar sig det fulladdade tillståndet. Kurvan B rep- resenterar en rampsignal, vilken ändras stadigt med en has- tighet, som är ekvivalent mot en cellspänningsändring av ll mV inom 45 min, i motsatt riktning mot ändringen av cell- spänningssignalen. Denna rampsiqnal genereras inom laddnings- regulatorn 24. Kurvan C representerar den signal som erhålls genom konbination av signalerna A och B och det framgår av denna signal C när ett maximum vid den punkt vid vilken kur- vans A lutning är ll mV per 45 min och minskas därefter. Ladd- ningsregulatorn 24 övervakar signalen C och avslutar ladd- ningen, så snart signalen har minskat med mer än ett ringa värde från sitt tidigare uppnådda maximivärde, indikerande att kurvans C topp har passerats.

I praktiken kommer, såsom framgår senare, andra signaler att kombineras med signalerna A och B för att underlätta detek- tering av denna ringa minskning.

Laddningsregulatorn 24 innehåller även medel (beskrivna mer fullständigt senare), som är anordnade att modifiera cell- spänningssignalen A i beroende av variationer i nätspänning, för att signalen A skall kunna vara beroende av endast bat- teriets laddningstillstånd och icke på den tillförda nätspän- ningen men dessa signalmodifieringsanofdningar kan icke sä- kerställa att signalen A kommer att vara fullständigt obe- roende av nätspänningsfluktuationerna över hela laddnings- perioden. Signalmodifieringsanordningen är följaktligen an- ordnad att fungera korrekt, när batteriet närmar sig sitt fulladdade tillstånd, och avslutning av laddningen spärras, till dess detta tillstånd närmar sig. Härigenom undviks allt- för tidig avslutning av laddningen, som skulle kunna inträf- fa beroende på fluktuationer i den tillförda nätspänningen i de tidigare stadierna i laddningen. Det är även helt nor- malt att batterispänningen stiger långsamt, innan gasnings- spänningen av omkring 2,35 V/cell uppnås och den spärrning av avslutningen som nämnts ovan säkerställer även att laddningen .v '7869655-9 icke koznmer att avslutas för tidigt, om cellspänningens stighastighet skulle vara lägre än ll mV inom 45 min i de tidigare stadierna av en laddning. I I anslutning till fig. 3 och 4 kommer laddningsregulatorn 24 nu att beskrivas mer detaljerat. Reläspohm122B styrs genom en drivtransistor 28 av utsignalen från en OCH-grind 30. En_ ingång till grinden 30 är ansluten till en utgång från ett bistabilt lås 32, som utställs efter 5 s fördröjning (såsom ovan nämnts) från förbindelse av batteriet 18 med uttagskon- takterna 16, för att frigöra grinden 30 och börja laddningen.

Grindens 30 andra ingång matas med utsignalen från en NAND- grind 34, som förblir hög, till dess de tillstånd som be- skrivits ovan för avslutning av en laddning är uppfyllda.

Vid denna tidpunkt blir grindens 34 utsignal låg för att frånkoppla grinden 30 och avsluta laddningen.

Anslutningen av batteriet l8 till uttagskontakterna 16 detek- teras av en komparator 36. Komparatorns 36 icke inverterande ingång matas med en referensspänning av -1,5 V, som härleds av en potentialdelare 38 från en matarskena för stabiliserad effekt, medan den inverterande ingången matas med en spän- ning, vilken representerar spänningen hos en cell i batteriet och härleds av en potentialdelare 40 från den batterispän- ning som matas till laddningsregulatorn över ledningarna 26.

Den andra inspänningen till komparatcrn 36 är liksom den förs- ta negativt riktad, emedan den positiva batterikontakten är _ansluten till jord, Komparatorns 36 utsignal kommer sålunda att förbli låg, så länge inget batteri är anslutet, men blir hög, så snart ett batteri är anslutet till kontakterna l6 (förutsatt att batterispänningen är högre än 1,5 V/cell).

Komparatorns 36 utsignal pâtrycks genom en NAND-grind 42 på en återställningsingâng hos låskretsen 32 och även på återställníngsingångarna till en binär räknare 44 och en ytterligare bistabil låskrets 46, av skäl som förklaras se- nare. Låskretsen 32 kommer sålunda att återställas, när inget batteri är anslutet, och kommer att förbli återställd efter anslutning av batteriet 18, till dess en utställningssignal 78Û965E'~9 inträffar. Denna utställningssignal alstras av räknaren 44 på följande sätt.

Räknarens 44 klockingâng matas kontinuerligt med klockpul- ser med en frekvens av 50 Hz, som härleds från nätet, men emedan en återställningsinsignal även påtrycks räknaren ge- nom grinden 42, så länge inget batteri är anslutet, börjar räknaren endast att räkna, när batteriet 18 är anslutet. Ef- ter det att räknaren har räknat 256 klockpulser (omkring 5 s räkning) blir dess Q9 utsignal hög och denna utsignal bildar utställningssignalen för låskretsen_32 för att bör- ja laddningen efter den erforderliga fördröjningen. signalerna A och B kombineras för att alstra signalen C ge- nom en operationsförstärkare 48, som är anordnad att ha en spänningsförstärkning i sluten slinga, som är_hänförd till battericellspänningen, av omkring 45. I korthet övervakas signalen C på följande sätt, som bäst förstås genom hänvis- ning till fig. 4. När batterispänningen stiger över omkring 2,35 V per cell, börjar förstärkarens 48 utsignal att bli positiv. När denna utsignal blir 150 mV positiv, skiftas en förspänningssignal, som påtrycks förstärkaren 48, förutom signalerna A och B, för att bringa utsignalen ned ett steg av omkring 110 mV. Denna förskjutning uppträder såsom det första stora, nedåtriktade steget i fig. 4. De mindre ste- gen är i själva verket resultatet av signalen B, som icke är en strikt rampsignal utan en serie av små steg. Om sig- nalen C_fortsätter att stiga, skiftas förspänningssignalen åter stegvis varje gång förstärkarens utsignal när 150 mV.

På detta sätt styrs förspänningen på förstärkaren 48 så att förstärkarens utsignal aldrig är mer än 150 mV positiv. Så snart signalen C passerar sitt maximum och åter börjar att avta, kommer sålunda utsignalen från förstärkaren att mins- kas proportionellt och kommer åter att bli negativ efter en minskning av högst 150 mV, motsvarande en minskning i sig- nalen C för en cell av batteriet med högst omkring 3 mV.

När detta inträffar avslutas laddningen. u» 73Q=9655fl9 10 Beträffande detaljerna av operationsförstärkaren 48 kan an- ges att denna förstärkare är kopplad såsom en inverterande summeringsförstärkare i strömmod. Signalen A påtrycks för- stärkarens inverterande ingång, vilken bildar summerings- fnoden, genom ett motstånd 50, som är anslutet mellan sum- meringsnoden och potentialdelarnas 40 utgång. Signalen B alstras av krets 52, som innehåller en 8 bitars binär räk- nare 54, vilken är kopplad till en digital analogomvandlare 56. Omvandlarens 56 analoga utsignal, som bildar signalen B, blir ständigt mer positiv, när räknaren 54 räknar och påtrycks genom ett mostånd 58 på summeringsnoden. Räk- _naren 54 klockas (åtminstone när laddningen äger rum) av räknarens 44 utsignal Ql3, vilken påtrycks räknaren 54 ge- nom en ELLER-grind 60. Denna grind frånkopplas under vissa förhållanden (som beskrivs senare) för att hindra ytter- ligare framstegning av räknaren 54. (Framstegning av räk- naren 54 kan även spärras av en återställningsinsignal till räknaren 54, som även beskrivs senare). Räknarens 44 utsig- nal Ql3 kommer att framstega räknaren 54 (när den icke är I spärrad) en gång efter 8192 perioder av nätspänningen eller med andra ord en gång varje 2,37 min och motståndet 58 är valt så att varje steg alstrar samma ändring av förstär- karens 48 utsignal som en 0,67 mV minskning av battericell- spänning. Detta är ekvivalent med ändring av ll mV varje 45 min.

Tre andra strömsignaler matas även till summeringsnoden.

.Först härleds en nätspänninqskompensationssignal från nätet .genom en transformator 64, som matar en halvvågslikriktar- och glättningskrets 66. Den kompensationssignal som alstras av kretsen 66, vilkelblir mer positiv med en ökning av den tillförda nätspänningen, är ansluten genom ett motstånd 68 till summeringsnoden, för att modifiera signalen A, såsom ovan beskrivits. Om nätspänningen exempelvis skulle ökas nå- got, kommer sålunda den ström som flyter till summerings- noden genom motståndet 68 att ökas i motsvarande grad men denna ökning kommer att åtföljas av en motsvarande ökning av ström, som flyter bort från summeringsnoden genom mot- u 7809655-9 ll ståndet 50, emedan batteriets uttagsspänning även kommer att ha ökat något, även om dess laddningstillstånd är oför- ändrat. (Såsom ovan nämnts qäller detta exakt endast när bat- teriet är fulladdat).

För det andra är ett reglerbart motstånd 70 anslutet från den positiva matningssekanen till summeringsnoden, Detta motstånd åstadkommer en konstant förspänningssignal, som är justerad så att förstärkarens 48 utsignal förblir nega- u tiv, till dess batterispänningen når 2,35 V per cell.

För det tredje genereras den förskjutbara förspänningssig- nal som ovan beskrivits av en krets 72, vilken, liksom kret- sen 52, innehåller en 8 bitars binär räknare 74, som är kopp- lad till en digital/analogomvandlare 76. Omvandlarens 76 ana- loga utgång är ansluten genom ett motstånd 78 till summerings- noden. Motståndet 78 är valt så att varje steg av räknaren alstrar samma ändring i förstärkarens 48 utsignal som en minskning av omkring 2,4 mV i battericellspänninqen, dvs. ett negativt steg av omkring ll0 mV, såsom ovan nämnts.

Förstärkarens 48 utsignal övervakas av två komparatorer 80 och 82. Komparatorn 80 är ansvarig för att bestämma, när förstärkarens utsignal stiger över l50 mV och har därför' en ingång (den inverterade ingången) ansluten till förstär- karens utgång och den andra ansluten till en referensspän- ning av omkring 125 mV, vilken alstras av en potentialde- .lare 84, som matas från en matarskena för stabiliserad ef- .fekt. Ett positivt återkopplingsmotstånd 36 finns även för att åstadkomma en förspänning av omkring i 25mV, så att den positivt riktade omkopplingströskeln är omkring 150 mV. Kom- paratorn 82 är ansvarig för att bestämma, när förstärkarens 48 utsignal faller under noll och har därför sin inverte- rande ingång ansluten till förstärkarens utgång och sin and- ra ingång ansluten till jord.

Låskretsen 46, vilken, såsom ovan nämnts, är återställd, innan batteriet ansluts, utställs nästan så snart förstär- karens 48 utsignal har stigit över 150 mV för första gången. 7889655-9 12 För detta ändamål pâtrycks komparatorns 80 utsignal genom en NOR-grind 88 på låskretsens 46 utställningsingång. En annan ingång till NOR-grinden 88 är ansluten till räknarens 44 utsignal QS, som alstrar en rektangelvåg med en frekvens av omkring 1,6 Hz. Omedelbart efter det att komparatorn 80 har omkopplats, utvisande att förstärkarens 48 utsignal är över 150 mV, frigörs sålunda NOR-grinden 88 för att genom- släppa denna rektangelvåg. Den första perioden av rektangel- vågen utställer därför låskretsen. Utställningen av låskret- sen 46 bringar utsignalen från en inverterare 96 att bli hög och härigenom avlägsnas en återställninqssignal från räknarens 54 utställningsingång, så att denna börjar att räkna. Till denna tidpunkt har räkning varit spärrad, så att de spänningssteg som uppbygger rampsignalen B ioke kan uppträda. Utsignalen från NOR-grinden 88 leds även genom en inverterare 90 till klockingången hos räknaren 74 så att vid den första perioden av rektangelvågen, som skall genom- släppas av grinden 88, räknaren 74 framstegas, och har in- signalen till komparatorn 80 under sin 100 mV negativa om- kopplingströskel. Härigenom frånkopplas NOR-grinden 88 åter så att vid varje tillfälle, när en utsignal från förstär- karen 48 stiger över 150 mV, en enda klockpuls genomsläpps till räknaren 74.

Såsom ovan nämnts blir komparatorns 82 utsignal positiv, när förstärkarens 48 utsignal blir negativ, vilket är en indikering av att laddningen bör avslutas. Komparatorns ut- -gång är därför ansluten till en ingång till NAND-grinden 34 *för att frånkoppla reläspolen 22B vid den rätta tidpunkten.

Emedan komparatorns 82 utsignal även kommer att vara posi- tiv under de tidiga stadierna av en laddning, innan batteri- spänningen stiger över 2,35 V/cell, frånkopplas emellertid grinden 34 genom en ytterligare insignal under denna del av laddningen, för att hindra för tidig avslutning. Denna från- kopplingsinsignal alstras av den sjätte räknarutsignalen från en dekadräknare 92 (denna räknare är av det slag som alstrar en utsignal l av 10). Under laddning matas räknaren 92 kontinuerligt med en klocksignal från räknarens 44 utgång 7809655-9 13 QI3 men räknaren 92 har även en återställningsingång, genom vilken räkning spärras, till dess batterispänningen når 2,35 V/cell. Den signal som påtrycks återställningsingângen för att uppnå detta resultat är utsignalen från en NAND- grind 94, vars insignaler alstras av utsignalerna från in- verterarna 90 och 96. Återställningssignalen bibehålls så- lunda, så länge lâskretsen 46 icke har utställts, emedan in- verteraren 96 alstrar en låg utsignal. Efter det att batteri- spänningen nått 2,35V/cell, utställs låskretsen 46, men nu, varje gång förstärkarens 48 utsignal stiger över l50mV, kom- mer inverteraren 90 att avqe en period av vâgformen Q5 för att framstega räknaren 74, och denna period kommer även att ha till verkan att återställa räknaren 92 genom grinden 94. Även om räknaren 92 tillåts att räkna, kan den sålunda icke nå ett värde av 6, innan den återställs, om icke batteri- spänningens stighastighet har fallit tillräckligt mycket för att perioden mellan successiva framstegningar av räknaren 74 skall vara relativt långa. Närmare bestämt måste tiden mel- lan successiva framstegningar vara större än något värde, som ligger mellan 13,7 och 16,4 min, om räknaren skall nå ett värde av 6 utan att återställas. Detta kräver att stig- ningen i förstärkarens 48 utsignal inom denna tid icke får överskrida ll0mV. Uttryckt på annat sätt får stigningen av battericellspänningen icke överskrida ll mV inom 45 min med ett större värde än 2,4 mV mellan 13,7 och 16,4 min, dvs. att cellspänningshöjningen icke får vara större än omkring l7mV inom 45 min och cellspänningen får icke ha stigit över 2,35V. _Dessa villkor kommer att uppfyllas, endast när batteriet när- .mar sig fulladdat tillstånd. När räknaren 92 räknar ett vär- de av 6, spärras ytterligare räkning, emedan den sjätte räk- narutgången är ansluten till en räknarspärringång hos räk- naren, ävensom till en ingång till NAND-grinden 34. Om det- ta tillstånd har uppnåtts och komparatorns 82 utsignal också blir positiv, kommer grindens 34 utsignal då att bli negativ, så att laddningen avslutas. Det inses sålunda att laddningen icke kan avslutas genom omkoppling av komparatorn 82, om icke batteriet redan har indikerat att det närmar sig full- laddat tillstånd genom att räknaren 92 har nått ett värde av 6. 7899655-9 l4 Förutom frånkoppling av grinden 30 för att avsluta ladd- ningen, påtrycks grindens 34 utsignal även utställningsin- gången hos en bistabil låskrets 98. Denna låskrets styr en indikatorlampa 100 genom en lämplig drivkrets 102 och åter- ställs, när laddaren först ansluts till ett växelströmsnät genom en initialåterställningspuls, som härleds från en initialåterställningskrets 104. Lampan 100 förblir släckt så länge låskretsen 98 är återställd men tänds, när lås- kretsen utställs, indikerande att huvudladdningen har av- slutats.

Räknaren 54 fortsätter att räkna för tillfället, så länge växelströmsnätets matning föreligger. När en period av om- kring 5,8 h har förlöpt från den tidpunkt vid vilken bat- terispänningen nådde 2,35 V/cell, kommer räknarens 54 ut- signal Q8 att bli hög. Denna utsignal är ansluten till en andra återställningsingång hos låskretsen 32, så att, om laddningen fortfarande icke har avslutats genom den ovan beskrivna mekanismen, den kommer att avslutas genom återställ- ningen av lâskretsen 32. Om detta inträffar, kommer båda låskretsarna 32 och 98 att vara i det återsällda tillståndet.

Detta tillstånd detekteras av en NOR-grind 106, som då ger en hög utsignal till en ingång till ELLER-grinden 60, för att frånkoppla denna grind och hindra ytterligare framsteg- ning av räknaren 54.

Om å andra sidan huvudladdningar redan har avslutats, när räknarens 54 utsignal Q8 blir hög, kommer Iåskretsen 98 re- dan att ha utställts och ELLER-grinden 60 kan icke frånkopp- las. Efter 5,8 h kommer sålunda låskretsen 32 att vara åter- ställd men räknaren 54 kommer att fortsätta att räkna och efter en ytterligare period av 5,8 h kommer utsignalen 08 åter att bli låg, så att låskrtsen 32 kan utställas av näst- följande signal Q9 från räknaren 44. Laddning kommer sålunda att åter påbörjas, förutsatt att batteriet 18 fortfarande är anslutet, och denna laddning kommer att avslutas på vä- sentligen samma sätt som beskrivits ovan. Det kan framhål- las att låskretsens 32 utgång är ansluten till räknarens 74 »v- 7809655-9 15 âterställningsingång, vilket säkerställer att den omställ- bara förspänningssignal som alstras av omvandlaren 76 åter- ställs till sitt startvärde, när laddningen åter påbörjas.

Låskretsen 46 återställs emellertid icke och därför börjar rampsignalen B, så snart laddning åter påbörjats.

Om batteriet 18 skulle frånkopplas, medan laddningen är i gång, kommer spänningen mellan uttagskontakterna 16 att stiga över 3,5V/cell hos batteriet och detta faktum detek~ teras av en komparator 108 och används för att avbryta ladd- ningen. Komparatorn har sin icke inverterande ingång ansluten till utgången från potentialdelaren 40 och denna andra in- gång är ansluten till ett uttag på potentialdelaren 38, som ger en spänning av omkring -3,5V. Komparatorns 108 utsignal kommer sålunda att bli negativ, om batteriet frånkopplas.

Denna utsignal kopplas parallellt med utsignalen från kom- paratorn 36, som bestämmer, när spänningen på uttaqskon- takterna 16 stiger över l,5V/cell och därför, när kompara- torns utsignal blir negativ, överförs denna effekt till grin- den 42 för att återställa låskretsen 32 och snabbt avsluta laddningen. Låskretsen 46 och räknaren 44 återsälls även vid samma tidpunkt.

En andra ingång till NAND-grinden 42 påtrycks initialåter- ställningspulsen från kretsen 104. Denna säkerställer att, om batteriet 18 är anslutet till kontakterna 16, innan lad- daren är ansluten till nätet, eller om nätmatningen skulle avbrytas under förloppet av en laddning, räknaren 44 och lås- kretsarna 32 och 46, ävensom låskretsen 98, kommer att åter- ställas, när växelströmsmatningen ansluts (eller återansluts).

I den alternativa anordning som visas i fig. 5 genereras batterispänningssignalen A, rampsignalen B och nätkompensa- tionssignalen av kretsar 200, 202 och 204, respektive (ej visade i detalj), och kombineras av en summeringsförstärkare 206. Förstärkarens utgång är ansluten till en negativ topp- likriktarkrets, innefattande en diod 208 och en kondensator 210. Förstärkaren 206 är ansluten såsom en inverterande för- .v 7899655-9 16 stärkare, så att spänningen på kondensatorn 210 är en indi- kering av det Högsta värde som hittills uppnåtts av signalen C i fig. 2. Spänningen pâ kondensatorn 210 återmatas även genom ett negativt återkopplingsmotständ 212 till förstär- karens 206 summeringsnod. Så länge ändringarna i de insig- naler som påtrycks förstärkaren endast är sådana som kommer att alstra en negativ förskjutning i förstärkarens utsignal, kommer återkopplingsmotståndet 212 att vara effektivt för att begränsa förstärkarens förstärkning i sluten slinga. En ändring i den motsatta riktningen i de insignaler som på- trycks förstärkaren, som representerar en minskning i sig- nalen C i fig. 2, tenderar emellertid att förspänna dioden 208 i backriktningen så att återkopplingsmotståndet 212 icke längre är effektivt och en stor positiv ändring uppträ- der vid förstärkarens 206 utgång. Denna ändring detekteras av en komparator 214, som övervakar spänningen över dioden 208, och avslutar laddningen, när den detekterar ändringen från förspänning i framriktningen till stark förspänning i backriktningen på dioden. .v

Claims (13)

I? 7f@9ass~§ Patentkrav

1. Anordning för att avsluta laddningen av ett elektriskt ackumulatorbatteri eller en fas av en dylik laddning, vilken av- slutningsanordning är anordnad att övervaka stighastigheten hos bmißriqimnhræm afllavshna laddningen eller en fas av denna, när nämnda stighastighet faller under ett förutbestämt värde, k ä n- n e t e c k n a d av en anordning (48;206),inrättad att kombi- nera en signal (A), som beror på batterispänningen, och en ramp- signal (B)samt alstra en kombinationssignal(C; utsignal från 48 i fig. 4), vars övergång (210 och 212) ändras i en ena riktning i beroende av en stigning av batterispänningen och i den mot- satta riktningen i beroende av stigningen av rampsignalen, samt en anordning (82; 208,214), inrättad att övervaka kombinations- signalen och avsluta laddningen eller en fas av denna, när änd- ringen i kombinationssignalen i nämnda ena riktning, på grund av stigning av batterispänningen, icke längre är tillräckligt stor för att fullständigt förskjuta ändringen i nämnda motsatta riktning på grund av rampsignalens stigning.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att övervakningsanordningen för kombinationssignalen innehåller en anordning (210), vilken är avsedd att lagra det yttervärde, som kombinationssignalen dittills uppnått i nämnda ena riktning, samt en anordning (214), vilken är avsedd att jämföra det lag- rade yttervärdet med det aktuella värdet av kombinationssigna- len och avsluta laddningen, när kombinationssignalen ändras i nämnda motsatta riktning med mer än ett förutbestämt värde från det lagrade yttervärdet.

3. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att signalkombinationsanordningen (48) är avsedd att med signalen (genom 50), beroende på batterispänningen, och rampsignalen (genom 58), kombinera en signal, som mottas (genom 78) från en signallagringsanordning (74) samt att övervakningsanordningen (8Q,ß2) för kombinationssignalen är anordnad att, när kombina- tionssignalen när ett förutbestämt värde (utställd av 84), modi- ,fiera den lagrade signalen i sådan riktning att kombinations- signalen hindras från att ändras i nämnda ena riktning utöver det förutbestämda värdet, varjämte övervakningsanordningen för kombinationssignalen även är anordnad att avsluta laddningen, när kombinationssignalen ändras i den motsatta riktningen med mer än ett förutbestämt värde från det förutbestämda värdet. 7809655-9 (8

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att signallagringsanordningen (74) är avsedd att lagra sig- nalen i analog form.

5. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k - fi'a d av att signallagringsanordningen (74) är avsedd att lagra signalen i digital form.

6. . 6. Anordning enligt något av föregående krav, innefattande en anordning (80,46,96,94,92,34), inrättad att hindra avslut- ning av laddningen genom övervakningsanordningen (82) för kom- binationssignalen, till dess batterispänningen når ett förut- bestämt värde, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen för att hindra avslutning av laddningen är inrättad att frânkoppla rampsignalgeneratorn (54) (genom utsignalen från 96) till dess batterispänningen når ett förutbestämt värde.

7. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av en anordning (54,56) inrättad att generera ramp- signalen i form av en serie av diskreta steg.

8. Anordning enligt krav 7, innefattande en tidgivaranord- ning för laddningen, anordnad att avsluta laddningen, efter det att en förutbestämd tid har förflutit från dess början, om laddningen icke redan har avslutats genom övervakningsanord- ningen (82; 208,214) för kombinationssignalen, k ä n n e t e c k- 'n a d av att rampsignalgeneratoranordningen (54,56) innefattar eg digital räknare (54), som är ansluten till en källa för klock- signaler (44,60) och kopplas till en digital analogomvandlare (56), samt laddningstidgivaranordningen är styrd av en räknar- utsignal (Q8) från räknaren för att avsluta laddningen (genom 32) efter den förutbestämda tiden.

9. Anordning enligt krav 7 eller 8, innefattande en inter- valltidgivaranordning, inrättad att âterstarta laddningen med intervall efter avslutning av laddningen genom övervakningsan- ordningen för kombinationssignalen, k ädn n e t e c k n a d av att rampsignalgeneratoranordningen innefattar en digital räknare (54), som är ansluten till en källa för klocksignaler (44,60) och kopplad till en digital/analog omvandlare (56), samt inter- valltidgivaranordningen (32) är styrd av en räknarutsignal (Q8) från räknaren för att âterstarta laddningen med intervall, som är bestämda av räknaren. 78íï9655~9 19

10. Anordning enligt krav 8 och 9, k ä n n e t e c k n a d av en anordning (106), som är avsedd att frånkoppla ytterligare räkning av räknaren (54) och därigenom hindra återstart av ladd- ningen, om laddningstidgivaranordningen skulle bli verksam för att avsluta laddningen.

11. Anordning enligt något av föregående krav, innefatt- ande en anordning, som är avsedd att kompensera (genom 68) variationer i batterispänning på grund av variationer i den till- förda nätspänningen, åtminstone när batteriet är nästan full- laddat, k ä n n e t e c k n a d av en avslutningsförhindrande anordning (80,88,90,94,92,34), inrättad att detektera när batte- riet närmar sig det fulladdade tillståndet och hindra avslut- ning av laddningen genom övervakningsanordningen (82) för kombi- nationssignalen, till dess detta närmande har detekterats.

12. Anordning enligt krav 5 och 11, k ä n n e t e c k - n a d av att den avslutningsförhindrande anordningen (80,88, 90,94,92,34) är inrättad att hindra avslutning av laddningen genom övervakningsanordningen (82) för kombinationssignalen, till dess perioden mellan ändringar i den digitalt lagrade sig- nalen (i 74) överskrider ett förutbestämt värde.

13. Anordning enligt krav 6 och 12, k ä n n e t e c k - n a d av att den avslutningsförhindrande anordningen innefattar en digital räknare (92), som är ansluten till en källa för klock- signaler (44) och är avsedd att återställas (av 90), varje gång den digitalt lagrade signalen (i 74) ändras, och även är anordnad 7 att hindras (av 96) från att räkna, till dess batterispännin- gen når det förutbestämda värdet.