DE19629201A1 - Batterieladegerät unter Verwendung einer Kraftfahrzeugbatterie als Energiequelle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batterieladegerät, welches eine auf in Kraftfahrzeug montierte Batterie (im folgenden als eine "Kraftfahrzeugbatterie" bezeichnet) als Energiequelle zum Laden einer Batterie verwendet.

Ein konventionelles Batterieladegerät des Typs, welcher eine Kraftfahrzeugbatterie als eine Energiequelle verwendet, ist mit einer computergesteuerten Anti-Überentladungsvorrichtung ausgestattet, welche das Laden der Batterie beendet, wenn die Quellenspannung, d. h. die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie, unter einen unteren Grenzwert fällt. Diese Anti- Überentladungsvorrichtung ist notwendig zur Bewahrung eines minimalen Leistungsvermögens der Kraftfahrzeugbatterie, um den Fahrzeugmotor zu starten.

Der Betrieb der computergesteuerten Anti- Überentladungsvorrichtung wird unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 gezeigte Flußdiagramm beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnet Si die Nummer eines Schritts, wobei i eine ganze Zahl ist.

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Das Batterieladegerät wird gespeist, wenn es an eine Zigarettenanzünder-Buchse (LEISTUNG EIN) angeschlossen wird, worauf Initialeinstellungen eines Mikrocomputers ausgeführt werden (S1). Nachdem die Initialeinstellungen vollständig sind, wird die Energiequellenspannung der Zigarettenanzünder- Buchse dem Mikrocomputer über eine Energiequellenspannungs- Überwachungsschaltung eingegeben. Der Mikrocomputer bestimmt, ob oder ob nicht die Energiequellenspannung höher als 11,2 V ist (S2), d. h. eine Spannung, die bewahrt werden muß, um den Motor zu starten. Wenn die in S2 durchgeführte Bestimmung anzeigt, daß die Energiequellenspannung gleich oder kleiner als 11,2 V ist (S2: NEIN), zeigt eine Anzeige an, daß die Energiequellenspannung unzureichend ist, woraufhin die Routine zu S2 zurückkehrt. Wenn die in S2 durchgeführte Bestimmung anzeigt, daß die Energiequellenspannung höher als 11,2 V ist (S2: JA), überprüft der Mikrocomputer, ob die Batterie mit dem Ladegerät verbunden ist (S4). Wenn die Batterie nicht mit dem Ladegerät verbunden ist (S4: NEIN), kehrt die Routine zu S2 zurück. Wenn die Batterie mit dem Batterieladegerät verbunden ist (S4: JA), beginnt die Batterie zu laden (S5). Danach bestimmt der Mikrocomputer erneut, ob die Energiequellenspannung höher als 11,2 V ist oder nicht (SE). Wenn die Energiequellenspannung höher als 11,2 V ist (S6: JA), wird bestimmt, daß die Energiequellenspannung normal ist, und somit wird das Zuführen des Ladestroms zur Batterie 3 fortgesetzt, bis die Batterie voll geladen ist. Wenn die Energiequellenspannung gleich oder kleiner als 11,2 V ist (S6: NEIN), macht eine Anzeige den Bediener darauf aufmerksam, daß die Spannung der Energiequelle zu niedrig ist (S7), und gleichzeitig wird das Batterieladegerät daran gehindert, die Batterie weiter zu laden (S8).

Die oben beschriebene Anti-Überentladungsvorrichtung bestimmt, daß die Energiequellenspannung unannehmbar niedrig ist, sogar wenn die Dauer der niedrigen Spannung vorübergehend ist. Genauer, wenn die Energiequellenspannung beim Einschalten eines Gebläsemotors oder eines elektrischen Fensterhebers des Fahrzeuges vorübergehend erniedrigt ist, beendet die Anti-Überentladungsvorrichtung das Laden der Batterie. Daher wird die Batterie nicht voll geladen.

In Anbetracht des oben Beschriebenen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anti-Überentladungsvorrichtung zu schaffen, welche es einem Batterieladegerät erlaubt, das Laden fortzusetzen, sogar wenn eine Spannung der Kraftfahrzeugbatterie vorübergehend unter einen unteren Grenzwert erniedrigt wird.

Um die obige und andere Aufgaben zu lösen, wird ein Batterieladegerät geschaffen, welches eine Ladevorrichtung, eine Spannungsüberwachungsvorrichtung und eine Unterbrechungsvorrichtung enthält. Die Ladevorrichtung dient dem Laden einer wiederaufladbaren Batterie unter Verwendung einer Kraftfahrzeugbatterie. Die Spannungsüberwachungsvorrichtung überwacht die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie und gibt ein Spannungssignal aus, welches die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie anzeigt. Die Unterbrechungsvorrichtung ist vorgesehen zum Unterbrechen der Ladevorrichtung beim kontinuierlichen Laden der wiederaufladbaren Batterie, wenn das von der Spannungsüberwachungsvorrichtung ausgegebene Spannungssignal anzeigt, daß ein Niedrigspannungszustand der Kraftfahrzeugbatterie eine erste vorbestimmte Zeitspanne anhält. Die Kraftfahrzeugbatterie ist in dem Niedrigspannungszustand, wenn die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie gleich oder kleiner einer vorbestimmten unteren Grenzspannung ist. Es wird bevorzugt, daß eine mögliche niedrigste Spannung zum Starten eines Kraftfahrzeugmotors als die vorbestimmte untere Grenzspannung der Kraftfahrzeugbatterie ausgewählt wird.

Ferner ist eine Ladewiederaufnahmevorrichtung zur Wiederaufnahme des Ladens der wiederaufladbaren Batterie vorgesehen, wenn die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie während der Unterbrechung der Ladevorrichtung auf eine vorbestimmte erlaubte Spannung zurückkehrt. Die vorbestimmte erlaubte Spannung wird bevorzugt größer eingestellt als die vorbestimmte untere Grenzspannung. Ferner hält die Unterbrechung der Ladevorrichtung eine zweite vorbestimmte Zeitspanne an.

Ferner ist eine Ladeanhaltevorrichtung vorgesehen, zum Anhalten des Ladens der wiederaufladbaren Batterie ohne weiteres Laden der wiederaufladbaren Batterie nach dem Unterbrechen der Ladevorrichtung, wenn die Unterbrechung der Ladevorrichtung eine zweite vorbestimmte Zeitspanne anhält.

Die besonderen Merkmale und Vorteile der Erfindung und weitere Aufgaben werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, zusammengenommen mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm ist, welches den Betrieb eines konventionellen Batterieladegeräts unter Verwendung einer Kraftfahrzeugbatterie als Ladequelle veranschaulicht;

Fig. 2 ein Schaltungsblockdiagramm ist, welches ein Batterieladegerät gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 3 ein Flußdiagramm ist, welches den Betrieb eines Batterieladegeräts gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.

Wie in Fig. 2 gezeigt, hat ein Batterieladegerät 2 einen Eingang, welcher mit dem elektrischen System 1 eines Fahrzeugs, einschließlich einer Kraftfahrzeugbatterie 6, verbunden ist, und einen mit einer wiederaufladbaren Batterie 3 verbundenen Ausgang. Das elektrische System 1 des Fahrzeuges enthält eine Drehstromlichtmaschine 5 zur Umwandlung von mechanischer Energie, welche von einem Motor 4 erzeugt wird, in elektrische Energie; und eine Kraftfahrzeugbatterie 6 zur Lieferung eines elektrischen Stromes an einen Gebläsemotor 7, einen Fensterheber 24, Lampen 25, eine Klimaanlage 8, einen Anlasser 9, und an andere elektrische Ausrüstungsgegenstände. Das elektrische System 1 enthält ferner eine Zigarettenanzünderbuchse 10, welche mit dem Batterieladegerät 2 verbunden ist.

Das Batterieladegerät 2 enthält eine schaltende Energiequellensteuerung 12, zur Zuführung eines konstanten Ladestroms zur Batterie 3, eine Schaltvorrichtung 13, eine Gleichrichter/Glättungs-Schaltung 14, einen Pegelwandler 15, eine Ausgangsstrom-Rückkoppelschaltung 17, einen Stromdetektor 18, eine Batteriestatus-Erfassungsschaltung 22 zur Erfassung einer Spannung und einer Temperatur der Batterie 3, eine Energiequellen-EIN/AUS-Schaltung 16 zur EIN- und AUS-Schaltung des Batterieladegeräts 2, einen Mikrocomputer 21, eine Energiequellenspannungs- Überwachungsschaltung 23 zur Überwachung der Energiequellenspannung, und einen Anzeigenbetreiber 20 zur Darstellung von Information über den Status des Batterieladegeräts 2 auf einer Anzeige 19.

Als nächstes wird der Betrieb des Batterieladegeräts 2 unter Bezugnahme auf das in Fig. 3 gezeigte Flußdiagramm beschrieben.

Das Batterieladegerät 2 wird gespeist, wenn es mit der Zigarettenanzünderbuchse 10 verbunden ist (Leistung EIN), woraufhin Initialeinstellungen des Mikrocomputers 21 ausgeführt werden (S101). Nachdem die Initialeinstellungen vollständig sind, wird die Energiequellenspannung der Zigarettenanzünderbuchse 10 dem Mikrocomputer 21 über die Energiequellen-Filterschaltung 11 und die Energiequellenspannungs-Überwachungsschaltung 23 eingegeben. Der Mikrocomputer 21 bestimmt, ob oder ob nicht die Energiequellenspannung höher als 11,2 V ist (S102), d. h. eine Spannung, welcher zum Starten des Motors aufrechtzuerhalten ist. Wenn die in S102 durchgeführte Bestimmung anzeigt, daß die Energiequellenspannung gleich oder kleiner als 11,2 V ist (S102: NEIN), zeigt die Anzeige 19 an, daß die Energiequellenspannung nicht normal ist (S103), woraufhin die Routine zu S102 zurückkehrt. Wenn die in S102 durchgeführte Bestimmung anzeigt, daß die Energiequellenspannung höher als 11,2 V ist (S102: JA), überprüft der Mikrocomputer 21, ob die Batterie 3 mit dem Batterieladegerät 2 verbunden ist (S104) Wenn die Batterie 3 nicht mit dem Batterieladegerät 2 verbunden ist (S104: NEIN), kehrt die Routine zu S102 zurück.

Wenn die Batterie 3 mit dem Batterieladegerät 2 verbunden ist (S104: JA), beginnt die Batterie zu laden (S105). Danach bestimmt der Mikrocomputer 21 erneut, ob die Energiequellenspannung höher als 11,2 V ist oder nicht (S106). Wenn die Energiequellenspannung höher als 11,2 V ist (S106: JA), wird bestimmt, daß die Energiequellenspannung normal ist, und somit wird die Zuführung des Ladestroms zur Batterie 3 fortgesetzt. Als nächstes wird bestimmt, ob die Batterie 3 voll geladen ist oder nicht (S107). Wenn die Batterie 3 noch nicht voll geladen ist, kehrt die Routine zu S106 zurück. Wenn bestimmt wird, daß die Batterie 3 voll geladen ist (S107: JA), wird das Laden der Batterie 3 beendet. Es wird beispielsweise dann bestimmt, daß die Batterie vollständig geladen ist, wenn die Batteriespannung von einer während des Ladevorgangs erreichten Spitzenspannung um eine vorbestimmte Spannung erniedrigt ist.

Wenn die in S106 durchgeführte Entscheidung negativ ist, d. h. wenn bestimmt wird, daß die Energiequellenspannung gleich oder kleiner als 11,2 V ist (S106: NEIN), überwacht der Mikrocomputer 21 die Dauer der Niedrigspannungsbedingung der Kraftfahrzeugbatterie 6. Wenn die Niedrigspannungsdauer eine Minute angehalten hat, schreitet die Routine zu S110 fort, wohingegen, wenn die Niedrigspannungsdauer vor Ablauf einer Minute endet, die Routine zu S109 fortschreitet. Typischerweise wird die Erregung des Gebläsemotors 7 und die Betätigung des Fensterhebers 24 nicht länger als eine Minute anhalten. Daher wird die Ladeprozedur in diesen Fällen fortgesetzt (S109), und die Routine kehrt zu S106 zurück. Wenn die in S108 gefällte Entscheidung zustimmend ist (S108: JA), d. h. wenn die Niedrigspannungsdauer eine Minute lang angehalten hat, wird die Ladeprozedur unterbrochen (S110), und die Anzeige 19 wird erleuchtet, um den Bediener darauf aufmerksam zu machen, daß das Laden unterbrochen ist (S111). Danach wird ein Taktgeber bzw. eine Uhr, welche intern in dem Mikrocomputer 21 vorgesehen ist und zur Messung einer Zeit verwendet wird, während welcher die Batterie 3 nicht geladen wird, auf 10 Minuten eingestellt (S112) . Dann bestimmt der Mikrocomputer 21, ob oder ob nicht die Versorgungsspannung auf eine Spannung größer als 13,2 V zurückkehrt, was im folgenden als "eine Rückkehrspannung" bezeichnet wird (S113) Wenn die in S113 gefällte Entscheidung anzeigt, daß die Versorgungsspannung noch nicht die Rückkehrspannung erreicht hat (S113: NEIN), wird durch Rückgriff auf den Taktgeber bestimmt, ob oder ob nicht 10 Minuten vergangen sind seit der Unterbrechung des Ladens (S114). Wenn 10 Minuten noch nicht vergangen sind (S114: NEIN), kehrt die Routine zu S113 zurück. S112 bis S114 sind vorgesehen, um zu bestätigen, daß die Energiequellenspannung zu einer Spannung zurückgekehrt ist, welche in der Lage ist, die Batterie 3 zu laden. Wenn große Lastkomponenten, wie die Klimaanlage 8 und die Lampen 25 abgeschaltet werden, kann die Energiequellenspannung zu einer Spannung über 13,2 V zurückkehren.

Wenn die Energiequellenspannung größer als 13,2 V ist (S113: JA), wird der Taktgeber zurückgesetzt (S117), und die Anzeige 19 wird abgeschaltet (S118), um den Alarm zu löschen, woraufhin das Laden der Batterie 3 wiederaufgenommen wird (S119). Danach kehrt die Routine zu S106 zurück. Wenn die Energiequellenspannung nicht zur Rückkehrspannung zu 13,2 V zurückkehrt, sogar nach Ablauf der 10 Minuten seit dem Beginn der Ladeunterbrechung, wird die Anzeige 19 erleuchtet, um darauf hinzuweisen, daß das Laden angehalten ist, was bedeutet, daß das Laden der Batterie 3 nicht weiter durchgeführt wird (S115). Dieses Ladeanhalten wird aufrechterhalten, bis das Batterieladegerät 2 wiedereingeschaltet wird und die darauf folgenden Initialeinstellungen durchgeführt werden.

Wie beschrieben, beendet das Batterieladegerät gemäß der vorliegenden Erfindung das Laden der Batterie nicht, es sei denn, daß der Spannungsabfall der Kraftfahrzeugbatterie andauert, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Daher kann das Laden der Batterie fortgesetzt werden, bis die Batterie voll geladen ist, während die Leistungsfähigkeit der Kraftfahrzeugbatterie überwacht wird. Wenn große Lastkomponenten längere Zeit verwendet werden, wird das Laden der Batterie eine Zeit lang unterbrochen, wird aber wiederaufgenommen, wenn die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie auf einen Pegel zurückkehrt, welcher in der Lage ist, die Batterie zu laden, da große Lastkomponenten ausgeschaltet wurden. Folglich wird die Kraftfahrzeugbatterie nicht überentladen, und die zu ladende Batterie kann voll geladen werden.

Claims (12)

1. Batterieladevorrichtung, umfassend:

• - eine Ladevorrichtung zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie unter Verwendung einer Kraftfahrzeugbatterie-Versorgungsspannung;
• - eine Spannungsüberwachungsvorrichtung zur Überwachung der Spannung der Kraftfahrzeugbatterie und zur Ausgabe eines Spannungssignals, welches die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie anzeigt; und
• - eine Unterbrechungsvorrichtung zur Unterbrechung der Ladevorrichtung beim kontinuierlichen Laden der wiederaufladbaren Batterie, wenn das von der Spannungsüberwachungsvorrichtung ausgegebene Spannungssignal anzeigt, daß ein Niedrigspannungszustand der Kraftfahrzeugbatterie eine erste vorbestimmte Zeitdauer anhält, wobei die Kraftfahrzeugbatterie in einem Niedrigspannungszustand ist, wenn die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie nicht höher ist als eine vorbestimmte untere Grenzspannung.

2. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigst mögliche Spannung zum Starten eines Fahrzeugmotors als vorbestimmte untere Grenzspannung der Kraftfahrzeugbatterie ausgewählt ist.

3. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ladewiederaufnahmevorrichtung zum Wiederaufnehmen des Ladens der wiederaufladbaren Batterie, wenn die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie auf eine vorbestimmte erlaubte Spannung während der Unterbrechung der Ladevorrichtung zurückkehrt.

4. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte erlaubte Spannung größer ist als die vorbestimmte untere Grenzspannung.

5. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung der Ladevorrichtung eine zweite vorbestimmte Zeitspanne anhält.

6. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Ladeanhaltevorrichtung zum Anhalten des Ladens der wiederaufladbaren Batterie ohne weiteres Laden der wiederaufladbaren Batterie nach der Unterbrechung der Ladevorrichtung, wenn die Unterbrechung der Ladevorrichtung eine zweite vorbestimmte Zeitdauer anhält.

7. Batterieladevorrichtung, umfassend:

• - eine Ladevorrichtung zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie, wobei die Ladevorrichtung einen Eingang hat, welcher mit einer Kraftfahrzeugbatterie-Versorgungsspannung verbindbar ist, und einen Ausgang, welcher mit einer wiederaufladbaren Batterie verbindbar ist;
• - eine erste Spannungsüberwachungsvorrichtung zur Überwachung der Spannung der Kraftfahrzeugbatterie, und zur Ausgabe eines ersten Spannungssignals, welches die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie anzeigt;
• - eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung, wenn das von der ersten Spannungsüberwachungsvorrichtung aus gegebene erste Spannungssignal größer ist als die erste vorbestimmte Spannung, daß die wiederaufladbare Batterie mit dem Ausgang der Ladevorrichtung verbunden ist, wobei die Ladevorrichtung das Laden der wiederaufladbaren Batterie beginnt, wenn die Erfassungsvorrichtung erfaßt, daß die wiederaufladbare Batterie mit dem Ausgang der Ladevorrichtung verbunden ist;
• - eine zweite Spannungsüberwachungsvorrichtung zur Überwachung der Spannung der Kraftfahrzeugbatterie nach dem Beginn des Ladens der wiederaufladbaren Batterie, und zur Ausgabe eines zweiten Spannungssignales, welches die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie anzeigt;
• - eine erste Zeitmeßvorrichtung zur Messung einer ersten vorbestimmten Zeitdauer, bei welcher das zweite Spannungssignal eine Spannung hat, welche nicht höher ist als die erste vorbestimmte Spannung; und
• - eine Unterbrechungsvorrichtung zur Unterbrechung der Ladevorrichtung beim kontinuierlichen Laden der wiederaufladbaren Batterie, wenn die erste Zeitmeßvorrichtung anzeigt, daß die erste vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist.

8. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine erste Alarmvorrichtung zur Warnung, daß die Kraftfahrzeugbatterie in einem Niedrigspannungszustand ist, was anzeigt, daß die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie nicht größer ist als die erste vorbestimmte Spannung.

9. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch:

• - eine zweite Zeitmeßvorrichtung zur Messung einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer ab der Unterbrechung der Ladevorrichtung;
• - eine dritte Spannungsüberwachungsvorrichtung zur Überwachung der Spannung der Kraftfahrzeugbatterie nach dem Beginn der Unterbrechung der Ladevorrichtung, und zur Ausgabe eines dritten Spannungssignales, welches die Spannung der Kraftfahrzeugbatterie anzeigt; und
• - eine Ladewiederaufnahmevorrichtung zum Wiederaufnehmen des Ladens der wiederaufladbaren Batterie, wenn das dritte Spannungssignal zu einer zweiten vorbestimmten Spannung zurückkehrt.

10. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Alarmvorrichtung die Warnung beendet, wenn die Ladewiederaufnahmevorrichtung das Laden der wiederaufladbaren Batterie wiederaufnimmt.

11. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Ladeanhaltevorrichtung zum Anhalten des Ladens der wiederaufladbaren Batterie, ohne weiteres Laden der wiederaufladbaren Batterie nach der Unterbrechung der Ladevorrichtung, wenn die zweite Zeitmeßvorrichtung anzeigt, daß die zweite vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist.

12. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine zweite Alarmvorrichtung zur Warnung, daß das Laden der wiederaufladbaren Batterie nicht länger fortgesetzt wird.