DE2744387A1

DE2744387A1 - Automatisches batterieladegeraet

Info

Publication number: DE2744387A1
Application number: DE19772744387
Authority: DE
Inventors: Anthony Thomas Nicholls
Original assignee: Chloride Group Ltd
Current assignee: Chloride Group Ltd
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1977-10-03
Publication date: 1979-03-01
Also published as: AU512562B2; AU3029977A; FR2401530A1; ZA775859B; GB2003337A; US4191918A; NL7710817A

Description

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10180/Mü/Elf
Case No. EPS 259
Brit.Anm. 35493/77

vom 24.8.1977

CHLORIDE GROUP LIMITED,

52, Grosvenor Gardens, London SW1W OAU, (Großbritannien)

Automatisches Batterieladegerät

Die Erfindung betrifft ein automatisches Batterieladegerät und befaßt sich damit, den Ladevorgang automatisch zu beenden (oder den durchschnittlichen Ladestrom wesentlich zu reduzieren), wenn die Batterie voll aufgeladen ist. Speziell betrifft die Erfindung eine derartige Einrichtung zum Beenden des Ladevorgangs, die ein Steuersignal wahrnimmt, das von der Batteriespannung während des Ladens abhängig ist, und den Ladevorgang beendet (oder den Durchschnittsstrom vermindert) , wenn die Änderungsrate des Steuersignals unter einen vorbestimmten Wert herabsinkt. Eine derartige Beendigungs- oder Abstelleinrichtung ist, wenn auch nicht ausschließlich, besonders bei Ladegeräten verwendbar, in denen eine elektrische Belastung vorhanden ist, um eine abfallende Ladecharakteristik zu erzielen, d.h. eine Charakteristik, bei der der Ladestrom mit dem Ansteigen der Batteriespannung stark abfällt.

Gemäß einem Ziel der Erfindung wird das automatische Batterieladegerät so aufgebaut, daß ein Steuersignal entsteht, das Veränderungen der Batteriespannung vergleichsweise schnell folgt,

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sowie ein verzögertes Signal, das den Batteriespannungsänderungen vergleichweise langsam folgt, wobei das Steuersignal oder das verzögerte Signal festgestellt werden, um den Ladevorgang zu beenden (oder den Durchschnittsladestrom wesentlich herabzusetzen), wenn die Differenz zwischen dem Steuersignal und dem verzögerten Signal oder einem Signal, welches dieser Differenz vergleichsweise schnell folgt, unter einen vorbestimmten Wert abfällt.

Zum Beispiel kann das Steuersignal der Batteriespannung praktisch unmittelbar folgen. Es kann der Batteriespannung aber auch exponentiell nacheilen, wobei die exponentielle Nacheilung eine Zeitkonstante von beispielsweise 2 Minuten haben kann. Das verzögerte Signal kann der Batteriespannung mit einer exponentiellen Nacheilung mit einer Zeitkontanten von etwa 45 Minuten nacheilen. Es versteht sich, daß es im Vergleich zu einer Zeitkonstanten von 45 Minuten kaum einen Unterschied macht, ob die Zeitkonstante des Steuersignals 0 oder 2 Minuten beträgt. Wenn das Gerät so beschaffen ist, daß ein Signal beobachtet wird, das der Differenz zwischen Steuersignal und verzögertem Signal folgt und das Gerät nicht die Differenzen selbst beobachtet, dann kann das beobachtete oder überwachte Signal der Differenz mit einer exponentiellen Verzögerung folgen, die eine Zeitkonstante von beispielsweise 2 Minuten hat. Dies hat praktisch dieselbe Wirkung, als wenn das Steuersignal der Batteriespannung mit derselben Zeitverzögerung folgt. In beiden Fällen wird die Wirkung erzielt , daß kurzfristige Schwankungen der Batteriespannung ausgeglichen werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Batterieladeeinrichtung folgendes auf: Einrichtungen , mit denen von einer Wechselspannungszuleitung ein Gleichstrom geschaffen wird und die eine Impedanz enthalten, welche für eine abfallende Lade charakteristik sorgt, wodurch der Ladestrom erheblich mit dem Ansteigen der Batteriespannung abfällt; Einrichtungen , die für ein häufiges Wiederholen der Differenzbildung zwischen dem Steuersignal und dem verzögerten Signal sorgen, um ein Fehlersignal zu bilden; Einrichtungen , mit denen das verzögerte Signal wieder-

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holt um einen geringen Betrag nachgestellt wird in Abhängigkeit vom Fehlersignal und in einer Richtung, daß das verzögerte Signal an das Steuersignal angenähert wird; und Einrichtungen , die den Ladevorgang beenden (oder den durchschnittlichen Ladestrom erheblich vermindern), wenn das Fehlersignal oder ein anderes Signal, das dem Fehlersignal verhältnismässig schnell folgt, unter den vorbestimmten Wert absinkt.

Wenn im Betrieb des Ladegerätes die Batteriespannung allmählich steigt, dann steigen auch das Steuersignal und das verzögerte Signal an, jedoch mit einer Zeitverzögerung auf den Spannungsanstieg der Batterie folgend , um soviel, wie die Spannung während einer der jeweiligen Zeitkonstanten gleichen Zeitspanne angewachsen ist. Somit gibt die Differenz zwischen Steuersignal und verzögertem Signal (das Fehlersignal) ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der die Batteriespannung ansteigt, und kann zur Steuerung für die Beendigung des Ladevorgangs (oder für den übergang auf die nächste Ladephase) verwendet werden.

Ein Kriterium für das Beenden des Ladevorgangs von Blei-Säure-Batterien ist , daß die Geschwindigkeit des Zellenspannungsanstiegs under 11 mV in 4 5 Min. absinkt. Nimmt man nun an, daß das verzögerte Signal der Batteriespannung mit einer exponentiellen Verzögerung folgt, dessen Zeitkonstante 45 Minuten beträgt, dann wird der Ladevorgang abgeschaltet, wenn das Fehlersignal unter 11 mV pro Zelle abfällt.

Wenn die Batteriespannung ansteigt, dies aber nicht linear geschieht, dann ist die Differenz zwischen Steuersignal und verzögertem Signal keine repräsentative Grosse für die Geschwindigkeit des Zellenspannungsanstiegs in irgendeinem bestimmten Augenblick, sondern stellt tatsächlich einen gewichteten Durchschnittswert der Geschwindigkeit des Zellenspannungsanstiegs während der vorangehenden Ladungsabschnitte dar, wobei das größte Gewicht der Anstiegsgeschwindigkeit in der soeben abgelaufenen Zeit gegeben wird und früher liegende Anstiegsgeschwindigkeiten abnehmend weniger Bedeutung beigemessen erhalten, entsprechend einer abfal-

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lenden Exponentialkurve, deren Zeitkonstante bei dem obengenannten Beispiel 45 Minuten beträgt.

Die Erfindung vermeidet den Fehler, der bei Batterieladegeräten auftritt, die die Anstiegsgeschwindigkeit der Batteriespannung feststellen , indem die Batteriespannung in zwei zeitlich verschobenen Augenblicken gemessen wird, uid diese beiden Werte dann miteinander verglichen werden. Wenn der zwischen den Messungen liegende Abstand kurz ist, dann ist der Spannungsanstieg sehr klein, und das Ladegerät kann leicht durch geringfügig verfälschte Spannungsänderungen getäuscht werden, während bei langen Zwischenräumen zwischen den Messungen von beispielsweise 45 Minuten die Bat- terie überladen werden kann, wenn der zweite Meßwert gerade dann genommen wird, bevor die Batterie den Volladezustand annimmt, da der Ladevorgang dann erst beendet wird, wenn ein weiterer Vergleich durchgeführt wird, was erst 45 Minuten später oder noch später erfolgt, wenn ein vollständig neues Paar von Meßwerten verglichen wird.

Ladegeräte, die die Batteriespannung nur in Intervallen von 45 Minuten messen, bilden ein Signal, das bei gleicher Wichtung einen Durchschnittswert für die Batteriespannungs-Anstiegsgeschwindigkeit während des vorhergehenden Zeitintervalls darstellt. Dieses Sianal wird dann in einem Schritt "abgelegt". Im Gegen-

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satz dazu verf—aas erfindungsgemäße Ladegerät die Anstiegsgeschwindigkeitswerte gleitend , indem das Gewicht , das den Spannungsanstiegswerten in den einzelnen Zeitpunkten beigemessen wird, graduell reduziert wird.

So kann nach einem zweiten Aspekt die Erfindung darin gesehen werden, daß ein automatisches Batterieladegerät geschaffen wird, welches ein Steuersignal erfaßt, das den Veränderungen der Batteriespannung folgt, und ein Signal über den Spannungsanstieg bildet, das einem gewichteten Durchschnittswert über die Anstiegsgeschwindigkeit des Steuersignals während der vorhergehenden Ladezeit entspricht, wobei der Wichtungsfaktor am größten ist für den soeben verstrichenen Anstieg des Steuersignals und für

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früherliegende Signalanstiege immer kleiner wird. Das Gerät ist so beschaffen, daß es den Ladevorgang beendet (oder den durchschnittlichen Ladestrom erheblich reduziert), wenn die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegssignals oder eines Signals , das der Geschwindigkeit des Spannungsanstiegssignals folgt, unter einen vorbestimmten Wert abfällt.

Die eigene britische Patentanmeldung No. 20719/77 zeigt einen anderen Weg, wie die obengenannte Schwierigkeit vermieden werden kann.

Im Prinzip können die Steuersignale und die verzögerten Signale, die für die Ladeeinrichtung benötigt werden, mit Hilfe der Analogtechnik erzeugt werden, doch ist es in der Praxis schwierig, eine Zeitkonstante von 45 Minuten in einer Analogschaltung zu erzielen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind deshalb die Steuer- und verzögerten Signale Digitalsignale, und die Ladeeinrichtung enthält einen digitalen Computer, der so programmiert ist, daß er die erforderlichen Berechnungen durchführen kann. Der Computer wird mit einem Batteriespannungssignal über einen Analog-Digital-Wandler versorgt. Vorzugsweise wählt man als Computer einen Mikroprozessor, dessen Programm in einem Festwertspeicher enthalten ist. Ein und dasselbe Programm kann für eine ganze Anordnung von Wandlern benutzt werden, und für einen solchen Fall sind Konstanten, die für die verschiedenen Ladeeinrichtungen unterschiedlich sind, nicht Teil des Programms selbst sondern werden in den Computer von einer Quelle innerhalb der jeweiligen Ladeeinrichtung eingegeben, was als einer der ersten Schritte des Programms geschieht. Solche Konstanten können die Zahl der Zellen in der Batterie umfassen, für die die Ladeeinrichtung vorgesehen ist, die Zeitkonstante oder -konstanten für den exponentiellen Abfall und den vorbestimmten Wert der Differenz zwischen dem Steuer- und dem verzögerten Signal , bei der der Ladevorgang beendet werden soll.

Da das verzögerte Signal zu Beginn des Ladevorgangs auf irgendeinen

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willkürlichen Wert eingestellt werden muß, muß einige Zeit verstreichen, bevor es auf einen Wert absinkt, der zur Steuerung
des Ladevorgangs benutzt werden kann. Die Ladeeinrichtung kann
deshalb so beschaffen sein, daß sie dieses Signal nicht beachtet, bis die vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Diese Zeit kann als
eine weitere Konstante in den Computer eingegeben werden. Da die Batteriespannung nur langsam während der ersten Phasen des Ladevorgangs ansteigt, kann die Ladeeinrichtung auch so gestaltet
sein, daß sie unbeachtet läßt, daß die Differenz zwischen dem
Steuersignal und dem verzögerten Signal unter dem vorbestimmten Wert ist, bis die Batteriespannung über die Zellenspannung von
2,36 V (für eine Blei-Säure-Batterie) ansteigt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß entweder nur das Steuersignal oder das verzögerte Signal beobachtet wird.

Der Computer kann auch so programmiert sein, daß er den Ladestrom für einen ausgleichenden, auffrischenden oder auffüllenden Ladevorgang einstellt, wenn die Batterie mit der Ladeeinrichtung noch während einer bestimmten Zeit verbunden bleibt, nachdem sie voll aufgeladen wurde und der eigentliche Ladevorgang abgeschaltet worden ist. Es wird dann vorzugsweise die Ausgleichszeit ebenfalls als eine Konstante zu Beginn des Ladevorgangs in den Computer eingegeben.

In der deutschen Patentanmeldung P 25 08 395 wird eine automatische Batterieladeeinrichtung beschrieben, bei der das Ende des
Ladevorgangs dadurch gesteuert wird, daß die Anstiegsrate eines korrigierten Signals beobachtet wird, welches die Differenz zwischen einem Signal enthält, das der Batteriespannung entspricht, und einem Signal , das der Spannung einer Wechselspannungszuführung entspricht, von der die Ladeeinrichtung gespeist wird. Es
versteht sich, daß bei einer Ladeeinrichtung , die auf der Beobachtung der langsamen Anstiegsrate der Batteriespannuno beruht, wenn die Batterie sich dem Volladezustand nähert, aufgrund von SpannungsSchwankungen in der Zuführung leicht Fehlergebnisse auftreten können. Wenn die Spannung der Wechselspannungszuführung

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steigt, dann steigt auch die Batteriespannung, obgleich die Batterie bereits voll aufgeladen ist, und ihre Spannung würde nicht angestiegen sein, wäre die Spannung der Viechseistromzuführung konstant geblieben. Somit würde der Ladevorgang fortgesetzt, obgleich die Batterie voll aufgeladen ist. Wenn andererseits die Spannung der Wechselstromzuführung absinkt, bleibt die Batteriespannung konstant, wenn die Batterie noch nicht voll aufgeladen ist, und ihre Spannung würde angestiegen sein, wenn die Spannung der Wechselstromzuführung konstant geblieben wäre. In diesem Fall kann der Ladevorgang vorzeitig abgebrochen werden. Vorzugsweise umfaßt die Ladeeinrichtung nach der Erfindung auch diese Besonderheit. Dafür werden sowohl das Steuersignal als auch das verzögerte Signal von dem korrigierten Signal abgeleitet.

Die Erfindung kann auf verschiedene Arten in die Praxis umgesetzt werden, so daß nachfolgend nur ein spezielles Ausführungsbeispiel einer Batterieladesteuereinrichtung gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben werden soll. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemässen Batterieladegerätes mit Ladesteuerung; und

Figur 2 ein Schlußdiagramm , das den Ablauf des Steuervorgangs erläutert.

Das Batterieladegerät weist einen Transformator mit Drossel und Gleichrichter in Kombination auf, was in der Figur 1 mit 10 bezeichnet ist. Diese Anordnung erzeugt einen Ladegleichstrom für eine Batterie 12 aus einer Wechselstromspeisung 14. Die Impedanz der Drossel ist zu dem Zweck vorgesehen, daß das Ladegerät eine fallende Ladecharakteristik hat, was bedeutet, daß der Ladestrom wesentlich abnimmt, wenn die Batteriespannung steigt. Die Leistungszufuhr zum Transformator wird über ein Schaltschütz 16 gesteuert, das seine Steuerung von der Ladesteuereinrichtung erhält, die die Bauteile umfaßt, die in der Figur 1 mit der strichpunktierten Linie 18 umrahmt sind.

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Die Ladesteuereinrichtung enthält als Hauptbestandteil einen Mikroprozessor 20, dem ein Festwertspeicher 24 und ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff 26 zugeordnet sind. Die Eingangssignale zum Mikroprozessor umfassen eine Spannung, die proportional zur Batteriespannung ist und die von einer Anschlußeinheit 28 abgenommen wird , in der sich ein Spannungsteiler befindet, sowie eine Spannung, die der Hauptversorgungsspannung proportional ist und die von einer Anschlußeinheit 30 abgeleitet wird. Diese analogen Spannungssignale werden in den Mikroprozessor 20 über einen Analog-Digital-Wandler 32 eingegeben. Ein Analogschalter 34 ist zwischen die Signalquellen und den Eingang zum Wandler 32 eingefügt, der auswählt , welches der beiden Analogsignale gerade benötigt wird. Der Mikroprozessor erhält auch Digitalsignale, die bestimmte Konstanten darstellen, welche in den Berechnungen benötigt werden. Diese Signale können von Schaltern zugeleitet werden, die für einen leichten Wechsel der Konstanten zu sorgen, oder von einer Lötplatte mit geeigneten Verdrahtungen oder von einem sehr einfachen Festwertspeicher, wie etwa einer Diodenmatrix.

Der Hauptausgangswert der Ladesteuereinrichtung ist ein einfaches Signal, das die Tätigkeit des Schaltschützen 16 im Primärkreis des Ladetransformators steuert. Andere Ausgangswerte werden für Kontrollämpchen 36 benötigt, welche den Augenblickszustand der Ladesteuereinrichtung anzeigen.

Der Mikroprozessor arbeitet nach einem Programm, wie es in der Figur 2 dargestellt ist und das aus drei Hauptabschnitten besteht, nämlich dem Anfangsabschnitt, dem eigentlichen Ladeabschnitt und Beobachtungsteil und einem Ausgleichs-Intervallzeitabschnitt. Teile der ersten beiden Abschnitte und der gesamte dritte Abschnitt sind den entsprechenden Teilen des in der Parallel-Anmeldung No.20719/77 der Anmelderin beschriebenen Programms gleich. So werden im Anfangsabschnitt die verschiedenen Register auf Null gestellt und die Konstanten in die entsprechenden Register eingelesen. Im Anfangsabschnitt wird auch das Batteriespannungssignal gemessen und dieses Signal dazu benutzt, ein weiteres Register

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auf einen Anfangswert einzustellen. Der Grund dafür wird noch erläutert werden. Das Programm geht dann über auf den eigentlichen Lade- und Beobachtungsabschnitt, der im wesentlichen eine Wiederholungsschleife darstellt. Die ersten Abläufe in der Schleife überprüfen, daß die Batteriespannung pro Zelle zwischen 1,7 und 3,0 V liegt (beides dient der Prüfung , ob eine Batterie angeschlossen ist und der weiteren Prüfung, daß die Batterie die richtige Zahl von Zellen hat), woraufhin das Schütz 16 geschlossen ist, wenn die gemessene Spannung sich innerhalb des obigen Spannungsbereiches befindet.

Beim nächsten Schritt in der Schleife wird der Analogschalter 34 umgeschaltet, daß die Hauptspeisespannung in digitaler Form gespeichert werden kann. Dieses Signal wird dann vom Batteriespannungssignal abgezogen, das während des vorangehenden Abschnitts der Schleife gespeichert wurde. Das resultierende Signal schwankt mit dem Ladezustand der Batterie, ist jedoch von Schwankungen der Hauptspeisespannung nicht berührt und wird hier als korrigiertes Hauptbatteriespannungssignal oder Bv bezeichnet. Zwei weitere Signale werden von Bv durch das Programm abgeleitet, was und wie anschliessend noch beschrieben wird. Diese Signale heißen Batteriespannungsfehlersignal oder R und verzögertes Batteriespannungssignal oder IBv. Das verzögerte Signal folgt dem korrigierten Hauptspannungsfehlersignal mit einer exponentiellen Verzögerung, so daß die Differenz zwischen diesen beiden Signalen IBv und Bv , zumindest unter stationären Bedingungen, wenn Bv linear ansteigt, ein Maß für die Anstiegsgeschwindigkeit von Bv . Diese Differenz ist das Fehlersignal R, das aus diesem Grund auch als Maß für den Signalanstieg bezeichnet werden kann. Die Zeitkonstante des exponentiellen Anstiegs ist z.B. 4 7 Minuten. Das Programm führt dann zwei Prüfungen durch, die sicherstellen sollen, daß der Ladevorgang nicht bereits vorzeitig beendet wurde als Folge irgendwelcher Bedingungen , die während der früheren Ladestufen aufgetreten sind. Diese Prüfungen werden nachfolgend erläutert. Unter der Annahme, daß diese Prüfungen die geeigneten Ergebnisse erbringen, vergleicht das Programm als nächstes das Fehlersignal oder das Signal der

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Anstiegsgeschwindigkeit R mit einem konstanten Wert R'. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist R¹ 11 mV pro Zelle. Wenn die Ladesteuereinrichtung eine Einrichtung besitzt, mit der R¹ eingestellt werden kann, dann könnte dieser Wert innerhalb eines Bereichs von 0 bis 50 mV pro Zelle eingestellt werden. Wenn R ;> R¹ ist, zeigt dies an, daß die Batteriespannung mit ziemlicher Sicherheit noch um mehr als 11 mV pro Zelle in 45 Minuten ansteigt, und das Programm springt dann zurück zum Anfang der Schleife. Wenn R-CR¹ ist, zeigt dies an, daß die Anstiegsgeschwindigkeit der Batteriespannung unter 11 mV pro Zelle in 45 Minuten abgesunken ist, und der Ladevorgang wird dann beendet.

Die Signale IBv und R werden in folgender Weise abgeleitet: Wie erwähnt wird das Batteriespannungssignal während der Vorbereitungsphase des Programms gemessen. Dies ermöglicht es, das verzögerte Batteriespannungssignal auf einen Anfangswert einzustellen, der dem Batteriespannungssignal gleich ist. (Dies bedeutet, daß der Wert des Fehlersignals R zu Anfang keine genaue Anzeige darüber gibt, wie die Batteriespannung ansteigt; aus diesem Grunde ist das Programm so aufgebaut, daß es die Signale IBv und R so lange nicht wahrnimmt, bis eine bestimmte Zeitspanne von beispielsweise 30 Minuten verstrichen ist). Nachdem das korrigierte Hauptbatteriespannungssignal Bv berechnet worden ist, wird es mit dem Stromwert des verzögerten Signals IBv verglichen, und das Signal R wird gleichgesetzt dem Differenzwert Bv - IBv. Das verzögerte Signal wird dann um einen kleinen Wert verändert, der proportional zum Signal R ist, und zwar in einem solchen Sinne, daß es näher an den Wert des Batteriespannungssignals Bv herankommt. In Programmierbegriffen läßt sich dies schreiben:

IBv:= IBv + A.R.
worin A eine Konstante ist.

Solange der Ladevorgang weitergeht, werden die oben beschriebenen Berechnungen stets wiederholt, wobei das Programm an den Anfang der Schleife (der Prüfvorgang , daß die Batteriespannung zwischen 1,7 und 3,0 V je Zelle liegt) nach jeder Wiederholung zurück-

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springt. Wenn die Zykluszeit der Schleife dT ist, dann läßt sich zeigen, daß die Zeitkonstante der exponentiellen Verzögerung für das verzögerte Signal IBv dT/A ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Zykluszeit dT eine Sekunde. Somit ist für eine

-4 Zeitkonstante von 45 Minuten der Wert A gleich 3,7037 χ 10 Wenn die Ladesteuereinrichtung dafür vorgesehen ist, daß Wert A einstellbar ist, dann sollte dieser Einstellbereich von bei-

-4 -4

spielsweise 2,7778 χ 10 bis 8,3333 χ 10 reichen, was eine Zeitkonstante im Bereich von 20 bis 60 Minuten ergibt.

Um die 30 Minuten Zeit einzustellen, in der die Signale IBv und R nicht wahrgenommen wprden, enthalten die in die Register zu Beginn des Programmseingdesenen Konstanten eine Einstellzeit S, welche die Anzahl darstellt^ieoftdie Schleife durchlaufen werden muß, bevor 30 Minuten verstrichen sind. Nachdem IBv stufenweise vergrößert wurde,wie beschrieben, wird S geprüft, ob es den Wert Null erreicht hat. Dies ist eine der Prüfungen, die oben erwähnt wurden, welche dazu dienen, zu verhindern, daß der Ladevorgang verfrüht beendet wird. Wenn S nicht gleich Null ist, wird der Wert um eins vermindert und das Programm springt zum Beginn der Schleife zurück. Hat S den Wert Null erreicht, dann prüft das Programm das verzögerte Batteriespannungssignal IBv um festzustellen, ob es größer als 2,36 V pro Zelle ist. Dies ist die andere der zwei Prüfungen. Ist dies nicht der Fall, ist damit angezeigt, daß die Batterie noch nicht voll geladen sein kann, und das Programm springt dann zum Beginn der Schleife zurück. Ist IBv"> 2.36 V pro Zelle, so zeigt dies an, daß Bv vor wenigstens 45 Minuten bereits über 2,36 V pro Zelle gelegen hat, wozu angenommen wird, daß Bv mehr oder weniger stetig ansteigt, und dies bedeutet, daß die Batterie sich dem vollgeladenen Zustand annähert.

Nach Beendigung des Ladezustandes, wenn R 4. R' ist, tritt das Programm in den Ausgleichs-Intervallsteuerabschnitt ein. Dieser Abschnitt ist dem entsprechenden Abschnitt des in der Anmeldung No. 20719/77 der Anmelderin beschriebenen Programms gleich und dient dazu, den Ladevorgang in Intervallen von etwa 24 Stunden

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erneut einzuschalten, so lange die Batterie an das Ladegerät angeschlossen bleibt. Der Ladevorgang wird dadurch in Gang gesetzt, daß das Programm auf die Vorbereitungsstufe zurückspringt.

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Claims

27AA387 Patentansprüche

1.) Automatisches Ladegerät für elektrische Batterien, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die ein Steuersignal , das Veränderungen der Batteriespannung vergleichsweise schnell, und ein verzögertes Signal, das Veränderungen der Batteriespannung vergleichsweise langsam folgt, erzeugt, und Einrichtungen, die das Steuersignal und das verzögerte Signal überwachen und den Ladevorgang beendigen oder wenigstens den Durchschnittsladestrom erheblich vermindern, wenn die Differenz zwischen dem Steuersignal und dem verzögerten Signal oder ein Signal, das der Differenz vergleichsweise schnell folgt, unter einen vorbestimmten Wert absinkt.

2.) Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichn et , daß das Steuersignal der Batteriespannung praktisch augenblicklich folgt.

3.) Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß das fteuersignal der Batteriespannung mit einem exponentiellen Nachlauf,der eine kurze Zeitkonstante hat, folgt.

4.) Gerät nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die kurze Zeitspanne etwa 2 Minuten beträgt.

5.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das verzögerte Signal der Batteriespannung mit einem exponentiellen Nachlauf mit langer Zeitkonstante folgt.

6.) Gerät nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die lange Zeitspanne etwa 45 Minuten beträgt.

7.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

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gekennzeichnet , daß die überwachungseinrichtung ein abgeleitetes Signal erzeugt, das der Differenz mit einem exponentiell len Nachlauf mit kurzer Zeitkonstante folgt, und den Ladevorgang beendet oder wenigstens den Durchschnittsladestrom beträchtlich vermindert, wenn das abgeleitete Signal unter einen vorbestimmten Wert absinkt.

8.) Gerät nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß die kurze Zeitkonstante für das abgeleitete Signal etwa 2 Minuten beträgt.

9.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge e k en η zeichnet durch eine Einrichtung(10),die aus einer Wechselstromzuführung einen Ladegleichstrom erzeugt und die eine Impedanz enthält zur Erzeugung einer abfallenden Ladecharakteristik, wodurch der Ladestrom erheblich mit dem Anstieg der Batteriespannung abfällt, durch eine Einrichtung, die in wiederholter Folge das verzögerte Signal vom Steuersignal subtrahiert, um ein Fehlersignal zu erzeugen, durch eine Einrichtung , die das verzögerte Signal wiederholt durch einen vom Fehlersignal abhängigen Betrag anpasst in einer solchen Richtung, um das verzögerte Signal dem Steuersignal anzunähern, und durch Mittel zum Beendigen des Ladevorgangs oder zum erheblichen Herabsetzen des Durchschnittsladestroms, wenn das Fehlersignal oder ein dem Fehlersignal vergleichsweise schnell folgendes Signal unter einem vorbestimmten Wert absinkt.

10.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Aufladen von Blei-Säure-Batterien, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladevorgang beendet oder der durchschnittliche Ladestrom wenigstens erheblich vermindert wird, wenn die Differenz zwischen dem Steuersignal und dem verzögerten Signal unter einen Wert absinkt, der einem stetigen Anstieg der Spannung um etwa 15 mV je Zelle und Stunde entspricht.

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11.) Automatisches Batterieladegerät , welches ein Steuersignal, das Veränderungen der Batteriespannung folgt, beobachtet und ein Signal für die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung erzeugt, welches gleich ist einem gewichteten Durchschnitt der Anstiegsgeschwindigkeit des Steuersignals während eines vorangehenden Ladeabschnitts, wobei der Wichtungsfaktor am größten ist für den unmittelbar vorhergehenden Anstieg des Steuersignals und fortschreitend kleiner wird für früherliegende Anstiege, wobei das Gerät den Ladevorgang beendet oder wenigstens den Durchschnittsladestrom beträchtlich vermindert, wenn die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegssignals oder ein Signal , welches der Geschwindigkeit des Spannungsanstiegssignals folgt, unter einen vorbestimmten Wert fällt.

12.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen digital arbeitenden Computer (20), dem ein Batteriespannungssignal über einen Analog-Digital-Wandler zugeführt wird und der so programmiert ist, daß er die Werte der verschiedenen Signale berechnet und das geeignete Signal mit den vorbestimmten Werten vergleicht, um festzustellen, ob der Ladevorgang beendet oder wenigstens der Durchschnittsladestrom beträchtlich vermindert werden soll.

13.) Gerät nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß der Computer ein Mikroprozessor (20) ist, dessen Programm in einem Festwertspeicher gespeichert.

14.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,dadurch gekennzeichnet, daß sein Ladevorgang nicht vor Beendigung einer vorbestimmten Zeitspanne vom Ladebeginn ab beendet wird.

15.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Ladevorgang nicht eher beendet wird, als bis ein Signal , das der Batteriespannung folgt,

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über einen bestimmten Wert angestiegen ist.

16.) Gerät nach Anspruch 15, für das Aufladen von Blei-Säure-Batterien, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladevorgang nicht eher beendet wird, als bis ein Signal , das der Batteriespannung folgt, über einen Wert angestiegen ist, der der Batteriespannung entspricht, welcher einen Zellenspannung von 2,36 V entspricht.

17.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es einen Auffrischungsladevorgang mit Zeitabständen durchführt, wenn die Batterie länger als eine vorbestimmte Zeitspanne, nachdem der Hauptladevorgang beendet ist, mit dem Gerät verbunden bleibt.

18.) Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Steuersignal erzeugt, das der Differenz zwischen einem der Batteriespannung entsprechenden und einem der Speisespannung des Gerätes entsprechenden Signal entspricht.

19.) Gerät nach Anspruch 12 und 18,dadurch gekennzeichnet , daß die Batteriespannung und die Speisespannung dem Computer über den Analog-Digital-Wandler (34) zugeleitet werden.

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