WO1999008360A1 - Abspeicherung des zeitpunktes der erstmaligen inbetriebnahme einer stützbatterie und/oder kenntlichmachung des erreichens des endes der lebensdauer einer stützbatterie - Google Patents

Abspeicherung des zeitpunktes der erstmaligen inbetriebnahme einer stützbatterie und/oder kenntlichmachung des erreichens des endes der lebensdauer einer stützbatterie Download PDF

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Definitions

  • the subject of the application relates to a special embodiment of a backup battery and a method for storing the time when a backup battery was first put into operation and / or to indicate that the end of the service life of a backup battery has been reached.
  • One way to counter this problem is to replace the battery of another device with a separate power supply, such as. B. a higher-level switching device, by means of an input made manually by an operator.
  • the object of the application is based on the problem of specifying a circuit arrangement and method for operating the circuit arrangement in which the point in time when a backup battery is put into operation for the first time can be clearly determined, or in which the end of the service life of the backup battery can be clearly identified.
  • the subject of the application avoids an uneconomical, premature replacement of a backup battery, which is also associated with an unnecessary ecological burden.
  • the irreversible element is set to the irreversible state.
  • the backup battery has two irreversible elements. This measure brings both a clear ascertainability of the time when a backup battery is put into operation for the first time and a clear distinction between the backup battery that has reached the end of its life.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement according to the application with a processor and a bidirectional port
  • FIG. 2 shows a circuit arrangement according to the application with a processor having a unidirectional port.
  • a processor P monitors a backup battery Ak for buffering the operating voltage of a circuit arrangement.
  • the backup battery can be provided by a primary element or a secondary element.
  • an accumulator such as. B. is a nickel-cadmium battery or a nickel hydride battery.
  • the low potential (-) connection of the accumulator is connected to one end of an irreversible element SI.
  • the irreversible element can be given by any type of element that permanently changes its electrically interrogable properties due to a current surge.
  • the irreversible element can be provided, for example, by a bistable electromagnetic relay, the excitation winding of which is in series with an NC contact.
  • the irreversible element is provided by a fuse.
  • the accumulator and the irreversible element can be connected to terminals by separate connecting wires.
  • the embodiment 1 shows the low potential connection of the accumulator and the one end of the fuse with a detachable connection terminal P3, the other end of the fuse with a detachable connection terminal P2 and the high potential (+) connection of the accumulator with a detachable connection terminal Pl connected.
  • the accumulator forms an AP battery pack together with the fuse and the associated connections.
  • the connection terminal P3 is connected via a connection terminal P6 to the reference potential GND of the circuit arrangement.
  • the connection terminal Pl is connected via a connection terminal P4 to a battery voltage connection ACV.
  • connection terminal ACV forms the connection point for the backup battery in a circuit arrangement which is not shown in more detail and which is supplied by an emergency backup battery.
  • the circuit arrangement may be provided by a radio-based subscriber telecommunication connection device which, in the context of the RADIO-IN-THE-LOOP technology, can be connected to a higher-level switching device via a radio interface according to the DECT standard.
  • the connection terminal P2 is connected via a connection terminal P5 to a bidirectional port bi of a processor P.
  • the port bi is connected via a high-resistance resistor R3, which may have a resistance value of 100 k, to a terminal VDC, which has an operating voltage potential which is above the reference potential GND.
  • the port is queried after a potential replacement of the backup battery. If the voltage level at the port is low, a new battery pack is concluded and if the voltage level is high, a used battery pack is concluded.
  • a potential replacement of the backup battery can take the form of a reset of the circuit arrangement or in a cyclical query.
  • a potential replacement of the support battery is of course also given if the circuit arrangement to be protected against a power failure is on while it is being supplied by the regular power supply the ACV terminal detects a breakdown of the backup voltage and concludes that the backup battery is replaced by a new one.
  • the processor may save the time of installing the backup battery. The time of installation of the new backup battery can be reported to a higher-level device (central), in the exemplary embodiment the switching device, and processed there.
  • the fuse After detection of the installation of a new backup battery, the fuse is destroyed by the application of a current surge.
  • a fuse is provided which is so sensitive that it can be destroyed directly by the current supplied at the output of the processor.
  • the irreversible element shows the irreversible state, i.e. the fuse is high-impedance, it is concluded that the battery is not new.
  • the maximum amount of charge that can be removed is determined from the backup battery and - if the maximum amount of charge that can be removed falls below a predetermined limit value - the irreversible element is set to the irreversible state.
  • the circuit arrangement according to FIG. 2 interacts with the battery pack AP from FIG. 1, the connecting terminals P1, P2 and P3 being connected to the terminals P7, P8 and P9.
  • the connection terminal P8 is connected to a connection of the processor in which has input functions.
  • a terminal VCC which has an operating voltage potential above the reference potential GND, is connected to the terminal P8 via a high-resistance resistor R7, which may have a resistance value of 100 k.
  • a transistor T1 which may be given by a BC857c pnp transistor, and a resistor R6, which has a resistance value of 150 ohms.
  • a resistor R7 which may have a resistance value of 100 k, is connected at its two ends to the connection terminal VCC or to the base of the transistor T1.
  • a low potential at the connection of the processor out causes the transistor T1 to be turned on, as a result of which a current surge which destroys the fuse can flow.
  • the transistor stage therefore has a driver function. The status of the irreversible element is queried via the connection in, the current surge to destroy the fuse is caused by a low potential at the connection out.

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Abstract

Eine durch einen Akkumulator gegebene Stützbatterie zur Pufferung der Betriebsspannung einer Schaltungsanordnung wird mit einem durch eine Schmelzsicherung gegebenen elektrisch irreversiblen Element zu einer Einheit zusammengefaßt. Weist das irreversible Element bei einer Abfrage seinen Urzustand auf, wird es in den irreversiblen Zustand versetzt und der Zeitpunkt abgespeichert. Durch eindeutige Festlegung des Zeitpunktes der erstmaligen Inbetriebnahme der Stützbatterie ist ein aus Sicherheitserwägungen als geboten erscheinender Austausch vor Ablauf der garantierten Lebensdauer vermeidbar. In einer besonderen Ausgestaltung wird durch das irreversible Element das Erreichen des Endes der Lebensdauer der Stützbatterie gekennzeichnet.

Description

Beschreibung
Abspeicherung des Zeitpunktes der erstmaligen Inbetriebnahme einer Stützbatterie und/oder Kenntlichmachung des Erreichens des Endes der Lebensdauer einer Stützbatterie
Der Anmeldungsgegenstand betrifft eine spezielle Ausgestaltung einer Stützbatterie und ein Verfahren zur Abspeicherung des Zeitpunktes der erstmaligen Inbetriebnahme einer Stütz- batterie und / oder Kenntlichmachung des Erreichens des Endes der Lebensdauer einer Stützbatterie.
Aus dem öffentlichen Stromnetz gespeiste elektrische Geräte mit hoher Verfügbarkeitsanforderung weisen zur Überbrückung eines Netzausfalls eine Stützbatterie, die durch einen Akkumulator gegeben sein mag, auf. Da die Lebensdauer eines Akkumulators eine altersbedingte Grenze aufweist, muß der Akkumulator bei Erreichen der garantierten Lebensdauer ausgetauscht werden. Für die Überwachung des Ablaufs der garantierten Le- bensdauer ist der Zeitpunkt der erstmaligen Inbetriebnahme des Akkumulators maßgeblich. Bei einer programmgesteuerten Abfrage der Betriebsspannung des Akkumulators kann zum einen zwischen einem neuen und einem alten Akkumulator nicht unterschieden werden und zum anderen ein während eines Netzaus- falls erfolgter Austausch des Akkumulators nicht erkannt werden. Im Ergebnis der programmgesteuerten Abfrage muß von dem schlechtesten anzunehmenden Fall (worst case) ausgegangen werden, der durch einen erforderlichen Austausch des Akkumulators gegeben ist .
Eine Möglichkeit dieser Problematik zu begegnen besteht darin, den Austausch des Akkumulators einer anderen Einrichtung mit gesonderter Stromversorgung, wie z. B. einer übergeordneten Vermittlungseinrichtung, durch eine von einem Operator manuell bewirkte Eingabe mitzuteilen. Dem Anmeldungsgegenstand liegt das Problem zugrunde, eine Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben der Schaltungsanordnung anzugeben, bei denen der Zeitpunkt der erstmaligen Inbetriebnahme einer Stützbatterie eindeutig feststellbar ist, bzw. bei denen das Ende der Lebensdauer der Stütz- batterie eindeutig kennzeichenbar ist.
Das Problem wird durch eine Anordnung nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
Der Anmeldungsgegenstand vermeidet einen unökonomischen vorzeitigen Austausch einer Stützbatterie, der zudem mit einer unnötigen ökologischen Belastung einhergeht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem besonderen Verfahren zur Erkennung des Endes der Lebensdauer einer Stützbatterie in einer Schaltungsanordnung, in der eine gemeinsam angeordnete Stützbatterie und ein irreversibles Element austauschbar sind, sind folgende Verfahrensschritte gegeben
- Ermittlung der maximal entnehmbaren Ladungsmenge aus der Stützbatterie - falls die maximal entnehmbare Ladungsmenge einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, Setzen des irreversiblen Elements in den irreversiblen Zustand.
Diese Maßnahme bringt bei Abfrage des irreversiblen Elements eine eindeutige Unterscheidbarkeit einer Stützbatterie, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, mit sich.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes weist die Stützbatterie zwei irreversible Elemente auf . Diese Maßnahme bringt sowohl eine eindeutige Feststellbarkeit des Zeitpunkts der erstmaligen Inbetriebnahme einer Stützbatterie als auch eine eindeutige Unterscheidbarkeit der Stütz- batterie, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, mit sich.
Der Anmeldungsgegenstand wird im folgenden als Ausführungs- beispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand zweier Figuren näher beschrieben.
Dabei zeigen:
FIG 1 eine anmeldüngsgemäße Schaltungsanordnung mit einem einen bidirektionalen Port aufweisenden Prozessor und
FIG 2 eine anmeldungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem einen unidirektionalen Port aufweisenden Prozessor.
In den Figuren haben gleichbezeichnete Elemente gleiche Funktionen.
In der Schaltungsanordnung nach FIG 1 überwacht ein Prozessor P eine Stützbatterie Ak zur Pufferung der Betriebsspannung einer Schaltungsanordnung. Die Stützbatterie kann durch ein Primärelement oder ein Sekundärelement gegeben sein. Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Stützbatterie durch einen Akkumulator, wie z. B. einen Nickelkadmium-Akkumulator oder einen Nickelhydrid-Akkumulator gegeben ist. Der das niedrige Potential (-) aufweisende Anschluß des Akkumulators ist mit dem einen Ende eines irreversiblen Elements SI verbunden. Das irreversible Element kann durch jede Art von Element, das durch einen Stromstoß dauerhaft seine elektrisch abfragbaren Eigenschaften verändert, gegeben sein. Das irreversible Element kann beispielsweise durch ein bistabiles elektromagnetisches Relais, dessen Erregerwicklung in Serie mit einem Öffnerkontakt liegt, gegeben sein. Im folgenden wird davon ausgegangen, daß das irreversible Element durch eine Schmelzsicherung gegeben ist. Der Akkumulator und das irreversible Element können durch gesonderte Anschlußdrähte mit Anschlußklemmen verbindbar sein. Im Ausführungsbeispiel nach FIG 1 sind der das niedrige Potential aufweisende Anschluß des Akkumulators sowie das eine Ende der Schmelzsicherung mit einer lösbaren Anschlußklemme P3, das andere Ende der Schmelzsicherung mit einer lösbaren Anschlußklemme P2 und der das hohe Potential (+) aufweisende Anschluß des Akkumulators mit einer lösbaren Anschlußklemme Pl verbunden. Der Akkumulator bildet zusammen mit der Schmelzsicherung und den zugehörigen Anschlüssen einen Akkupack AP. Die Anschlußklemme P3 ist über eine Anschlußklemme P6 mit dem Bezugspotential GND der Schaltungsanordnung verbunden. Die Anschlußklemme Pl ist über eine Anschlußklemme P4 mit einem Anschluß Akkuspannung ACV verbunden. Die Anschlußklemme ACV bildet in einer nicht näher dargestellten Schaltungsanordnung, die über eine Stützbatterie Notstrom - versorgt ist, den Anschlußpunkt für die Stützbatterie. Die nicht näher dargestellte Schaltungsanordnung mag durch eine funkgestützte Teilnehmer- Telekommunikations-Anschlußeinrichtung, die im Rahmen der Technologie RADIO-IN-THE-LOOP über eine Funkschnittstelle nach dem DECT-Standard mit einer übergeordneten Vermittlungs- einrichtung verbindbar ist, gegeben sein. Die Anschlußklemme P2 ist über eine Anschlußklemme P5 mit einem bidirektionalen Port bi eines Prozessors P verbunden. Der Port bi ist über einen hochohmigen Widerstand R3 , der einen Widerstandswert von 100 k aufweisen mag, mit einem Anschluß VDC verbunden, der ein über dem Bezugspotential GND liegendes Betriebsspannungspotential aufweist.
Nach einem potentiellen Austausch der Stützbatterie wird das Port abgefragt . Bei einem niedrigen Spannungspegel am Port wird auf einen neuen Akkupack und bei einem hohen Spannungs- pegel auf einen gebrauchten Akkupack geschlossen. Ein potentieller Austausch der Stützbatterie kann durch ein Rücksetzen (Reset) der Schaltungsanordnung oder in einer zyklischen Abfrage gegeben sein. Ein potentieller Austausch der Stützbat- terie ist selbstverständlich auch dann gegeben, wenn die vor Spannungsausfall zu schützende Schaltungsanordnung -während sie über die reguläre SpannungsVersorgung versorgt ist- an der Klemme ACV ein Zusammenbrechen der Stützspannung feststellt und daraus auf einen Austausch der Stützbatterie gegen eine neue schließt. Als Reaktion auf einen erkannten Austausch der Stützbatterie mag der Prozessor den Zeitpunkt des Einbaus der Stützbatterie abspeichern. Der Zeitpunkt des Einbaus der neuen Stützbatterie kann an eine übergeordnete Einrichtung (Zentrale) , im Ausführungsbeispiel die Vermittlungs- einrichtung gemeldet und dort weiterbehandelt werden.
Nach Erkennung des Einbaus einer neuen Stützbatterie wird die Sicherung durch Beaufschlagung mit einem Stromstoß zerstört. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach FIG 1 ist eine Sicherung gegeben, die so empfindlich ist, daß sie unmittelbar durch den am Ausgang des Prozessors gelieferten Strom zerstörbar ist.
Weist das irreversible Element bei einer Abfrage den irreversiblen Zustand, d.h. die Schmelzsicherung ist hochohmig, auf, wird daraus geschlossen, daß der Akkumulator nicht neu ist.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes wird die maximal entnehmbare Ladungsmenge aus der Stütz- batterie ermittelt und - falls die maximal entnehmbare Ladungsmenge einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet - das irreversible Element in den irreversiblen Zustand gesetzt.
Die Schaltungsanordnung nach FIG 2 wirkt mit dem Akkupack AP aus FIG l zusammen, wobei die Anschlußklemmen Pl, P2 und P3 mit den Klemmen P7 , P8 und P9 verbunden sind. Die Anschluß- klemme P8 ist mit einem Anschluß des Prozessors in verbunden, der Eingangsfunktionen aufweist. Eine Anschlußklemme VCC, die ein über dem Bezugspotential GND liegendes Betriebsspannungs- potential aufweist, ist über einen hochohmigen Widerstand R7, der einen Widerstandswert von 100 k aufweisen mag, mit der Anschlußklemme P8 verbunden. Ein Transistor Tl, der durch einen pnp-Transistor vom Typ BC857c gegeben sein mag und ein Widerstand R6, der einen Widerstandswert von 150 Ohm aufwei- sen mag, sind dem Widerstand R7 parallel geschaltet, wobei der Emitter des Transistors mit der Anschlußklemme VCC und der Kollektor des Transistors mit dem Widerstand R6 verbunden sind. Ein Widerstand R8, der einen Widerstandswert von 100 k aufweisen möge, ist mit seinen beiden Enden mit der Anschlußklemme VCC bzw. mit der Basis des Transistors Tl verbunden. Ein Widerstand R5, der einen Widerstandswert von 15 k aufweisen möge, ist mit seinen beiden Enden mit der Basis des Transistors bzw. mit einem Anschluß des Prozessors out, der eine Ausgangsfunktion aufweist, verbunden. Ein niedriges Potential an dem Anschluß des Prozessors out bewirkt eine Leitendschaltung des Transistors Tl, wodurch ein die Sicherung zerstörender Stromstoß fließen kann. Die Transistorstufe hat also Treiberfunktion. Die Abfrage des Zustands des irreversiblen Elements erfolgt über den Anschluß in, der Stromstoß zum Zerstören der Schmelzsicherung wird durch ein niedriges Potential an dem Anschluß out bewirkt .

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Aufrechterhaltung der Betriebsspannung einer elektrischen Schaltung, bei der eine Stützbatterie (Ak) und ein irreversibles Element (SI) zu einer austauschbaren Einheit zusammengefaßt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Einheit über Anschlußdrähte mit der elektrischen Schaltung verbindbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Anschlußdrähte in einem verpolungssicheren Steckverbinder, der mit einem Gegenstückverbinder der elektrischen Schaltung zusammenwirken kann, zusammengefaßt sind.
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das irreversible Element eine Schmelzsicherung ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4 , gekennzeichnet durch, eine Sicherung, die durch eine am Anschluß eines Prozessors abgegebene Stromstärke zerstörbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Schaltung eine mit einem Transistor gebildete Treiberschaltung aufweist und die Sicherung durch die von der Treiberschaltung lieferbare Stromstärke zerstörbar ist.
7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützbatterie ein Akkumulator ist.
8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei irreversible Elemente gegeben sind.
9. Verfahren zur Erkennung des Einbaus einer neuen Stützbatterie in einer Schaltungsanordnung, in der eine gemeinsam angeordnete Stützbatterie und ein irreversibles Element austauschbar sind, demzufolge - geprüft wird, ob sich das irreversible Element im Urzustand befindet
- falls sich das irreversible Element im Urzustand befindet, das irreversible Element in den irreversiblen Zustand gesetzt wird - der Zeitpunkt des Setzens des irreversiblen Elements in den irreversiblen Zustand abgespeichert wird.
10. Verfahren zur Erkennung des Endes der Lebensdauer einer Stützbatterie in einer Schaltungsanordnung, in der eine ge- meinsam angeordnete Stützbatterie und ein irreversibles Element austauschbar sind, bei dem folgende Verfahrensschritte gegeben sind
- Ermittlung der maximal entnehmbaren Ladungsmenge aus der Stützbatterie - falls die maximal entnehmbare Ladungsmenge einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, Setzen des irreversiblen Elements in den irreversiblen Zustand.
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