DE1513700A1 - Method and device for monitoring the state of charge of accumulators - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Uberwachung des Ladezustandes von Akkumulatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes von Akkumulatoren mit vom Akkumulatorenstrom gesteuerten Ampèrestundenzähler, wobei eine dem Akkumulatorenstrom proportionale Spannung in eine Impulsfolge zerlegt wird, deren Frequenz proportional der Spannungshöhe ist und die Impulse elektromechanische oder elektronische Zähleinrichtungen ansteuern. Method and device for monitoring the state of charge of accumulators The invention relates to a method and a device for monitoring the state of charge of accumulators with amperage hour counter controlled by the accumulator current, whereby a voltage proportional to the battery current is broken down into a pulse sequence, whose frequency is proportional to the voltage level and the pulses are electromechanical or control electronic counting devices.

Bei Akkumulatoren ist es notwendig, um jederzeit die noch im Akkumulator enthaltene Strommenge kontrollieren zu können, Ampdrestundenzahler vorzusehen, Da weiterhin die Kapazität des AkKumulators mit der Zahl der erfolgten Aufladungen und Entladaunen abnimmt, werden Zyklenzähler benötigt, um die voraussichtliche Lebenserwartung des Akkumulators zu bectimmen. Bisher wurden zu diesem Zweck insbesondere elcktromechanisch arbeitende Amperestundenzählr bzw. Zyklenzähler verwendet Derartige mechanische Zähler besitzen den Nachteil sich bewegender Teile und sind fertigungsmä#ig mit hohen Kosten belastet, Dazu sind sie insbesondere dann nur schwierig einzusetzen, wenn die mit der Zyklenzahl abnehmende Kapazität des AKkumulators berücksichtigt werden soll. Bekannte Einrichtungen in denen sowohl die Zahl der Zyklen gezählt wird, als auch die nichtlineare Kennlinie der Kapazität des Akkumulators berücksichtigt werden soll, arbeiten mit mechanisch verstellbaren Widerständen zur Ansteuerung der Ampßrestundenzähler, sowie mit UntersetzungsgetriebenO Um die Nachteile derartiger mechanischer Ampèrestundenzähler mit ihrem komplizierten Aufbau zu vermeiden, wird zur Uberwachung des Ladezustandes des Akkumulators erfindungsgemäß folgendes Verfahren verwendet: Eine dem Akkumulatorstrom proportionale Spannung wird in eine Impulsfolge zerlegt, deren Frequenz proportional der Spannungshöhe ist und diese Impulse werden elektromechanisch oder elektronisch gezählt.In the case of accumulators, it is necessary to keep the ones still in the accumulator at all times To be able to control the amount of electricity contained, to provide amp hour meter, Da continues to show the capacity of the accumulator with the number of charges and discharge decreases, cycle counters are needed to measure the expected life expectancy of the accumulator. Up to now, electromechanical in particular have been used for this purpose working ampere hour counter or cycle counter uses such mechanical Counters have the disadvantage of moving parts and can be manufactured with burdened with high costs, they are particularly difficult to use, if the capacity of the accumulator decreases with the number of cycles considered shall be. Well-known institutions in which both the number of cycles are counted is taken into account, as well as the non-linear characteristic of the capacity of the accumulator should be, work with mechanically adjustable resistors for control the remaining ampere hour counter, as well as with reduction gearsO To the disadvantages of such mechanical ampere hour meter with its complicated structure will be avoided the following method according to the invention for monitoring the state of charge of the accumulator used: A voltage proportional to the accumulator current is converted into a pulse train decomposed, the frequency of which is proportional to the voltage level and these pulses are counted electromechanically or electronically.

Unter Anwendung dieses Prinzips lassen sich rein elektronische Anzeigevorrichtungen aufbauen, die wenig störanfällig, kostenmä#ig günstig und raumsparend sind.Purely electronic display devices can be made using this principle build that are less prone to failure, inexpensive and space-saving.

Eine derartige Vorrichtung sei anhand der Figur 1 erläutert.Such a device will be explained with reference to FIG.

Im Stromkreis eines Akkumulators 1 mit Verbraucher 2 ist ein Me#widerstand 3 angeordnet, an dem ein dem Akkumulatorstrom proportionaler Spannungsabfall auftritt.In the circuit of an accumulator 1 with consumer 2 there is a measuring resistance 3 arranged, at which a voltage drop proportional to the accumulator current occurs.

Der am Teilwiderstand 31 des Me#widerstandes 3 entsteilende Spannungsabfall steuert einen Transistor 4 an, in dessen Kollektorkreis ein Kondensator 5 liegt. Dieser Kondensator liegt gleicnzeitig in der Emitter-Basis 1-Strecke (E - B1) eines Doppelbasistransistors 6. Sobald der Kondensator 5 über Transistor 4 auf eine bestimmte Jpaflrung aufgeladen ist, wird der.The voltage drop occurring at the partial resistor 31 of the measuring resistor 3 controls a transistor 4, in whose collector circuit a capacitor 5 is located. This capacitor lies at the same time in the emitter-base 1 path (E - B1) of one Double base transistor 6. As soon as the capacitor 5 through transistor 4 to a certain Jpaflrung is charged, the.

Doppelbasistransistor 6 instabil, d.h. seine Emitter-Basis 1 -Strucke wird leitend.Double base transistor 6 unstable, i.e. its emitter-base 1 -trucke becomes conductive.

Der Kondensator wird dann über Widerstand 7 entladen und der Vorgang wiederholt sich von neuem. Die Wiederholungsfrequenz ist direkt proportional dem Spannungsabfall am Widerstand 31.The capacitor is then discharged through resistor 7 and the process repeats itself again. The repetition rate is directly proportional to that Voltage drop across resistor 31.

Die an der Basis des Transistors 6 auftretenden Impulse dienen zur Ansteuerung eines Zahlwerkes, beispielsweise zur Betätigung eines Zählrelais 8. In der vorliegenden Schaltung werden die Impulse jedoch noch über den weiteren Transistor 9 verstärkt, Damit sowohl bei der L'tdung als auch bei entladung ein Zählwerk betätigt wird, ist der Me#widerstand 3 in zwei Teilwiderstinde 31 und 32 aufgeteilt. Vom Teilwiderstand 32 wird in gleicher Weise über Transistor 4'; Kondensator 5' und Doppelbasistransistor 6' das Zählrelais 45' angesteuert. Die Spannungsversorgung der Einrichtung erfolgt über Widerstand 10 und Zenerdiode 11 aus dem zu Uberwachenden Akkumulator, der durch den geringen Spannungsbedarf der Anordnung nur geringfägig belastet wird, Um die noch im AkKumulator verbleibende Elektrizitätsmenge direkt anzuzeigen, kann ueber die beiden Zähirelais 8 bzw. 8' ein Differenzzählwerk angetrieben werden.The pulses occurring at the base of the transistor 6 are used for Control of a payment mechanism, for example to operate a counting relay 8. In the present circuit, however, the pulses are still transmitted via the further transistor 9 reinforced, so that a counter is operated both when charging and discharging the measuring resistor 3 is divided into two partial resistors 31 and 32. From the Partial resistor 32 is in the same way via transistor 4 '; Capacitor 5 'and Double base transistor 6 'the counter relay 45' is controlled. The power supply the device takes place via resistor 10 and Zener diode 11 from the to be monitored Accumulator, which is only marginally due to the low voltage requirement of the arrangement is charged to the amount of electricity still remaining in the accumulator directly display, a differential counter can be driven via the two counting relays 8 and 8 ' will.

Uber Endkontakte der Zählr-lais können hier nicht dargestellte weitere Zäiilrelais betötigt werden, um die Anzahl der Zyklen zu registrieren.Via end contacts of the counting relay, additional ones, not shown here, can be used Counter relays are required to register the number of cycles.

Zur Berücksichtigung des Ladefaktors körinen Widerstände zwiscnen Emitter des Doppelbasistransistors 6 und Kollektor des Transistors 4 oder zweckmässiger in den Emitterkreis des Dransistors 4 eingesetzt werden. Das Verhältnis dieser Widerstände wird entsprechend dem Ladefaktor gewählt, Eine Möglichkeit die Verluste im Meßwiderstand 3 herabzusetzen besteht darin, den Transistor 4 durch einen Differenzverstärker, der den Konden3ator 5 ansteuert, zu ersetzen. Durch die höhere Empfindlichkeit des Differenzveratärkers kann der Meßwiderstand sehr niederohmig gewählt werden. Weiterhin kann im Eingangskreis anstelle der Transistoren 4 und 4' ein Feldeffektransistor eingesetzt werden, der wegen seines hohen Eingangswiderstandes ebenfalls nur sehr geringe Spannungen zum Ansteuern benötigt.To take account of the charge factor, there are no resistances between Emitter of double base transistor 6 and collector of transistor 4 or more expedient can be used in the emitter circuit of the transistor 4. The ratio of these resistances is selected according to the load factor, one possibility is the losses in the measuring resistor 3 is to reduce the transistor 4 by a differential amplifier, which controls the capacitor 5 to replace. Due to the higher sensitivity of the Differential amplifier, the measuring resistor can be chosen to have a very low resistance. Farther a field effect transistor can be used in the input circuit instead of transistors 4 and 4 ' are used, which because of its high input resistance is also only very low voltages required for control.

Neben einer genauen und zuverlässigen Arbeitsweise besitzt die gezeigte Vorrichtun¢-noch den besonderen Vorteil daß die Kapazitätsabnahme des Akkumulators mit steigender Zyklenzahl ohne besonderen Aufwand berücksichtigt wird, da die nichtlineare Kapazitäts-Kennlinie des Akkumulators durch die Wahl des Arbeitsbereiches der Transistoren 4 bzw. 4' ausgeglichen werden kann.In addition to an accurate and reliable mode of operation, the one shown Vorrichtun ¢ - the particular advantage that the decrease in capacity of the accumulator with increasing number of cycles is taken into account without any special effort, since the non-linear Capacity characteristic of the accumulator through the choice of the working range of the transistors 4 or 4 'can be compensated.

Wenn auf diese MöglichKeit kein besonderer ;rt gelegt wird, können die Transistoren 4 bzw. 4' we fallen, so da2 der Doppelbasistransiator direkt über Kondensator 5 und Me#widerstand angestenert wird.If no special advice is placed on this possibility, you can the transistors 4 and 4 'we drop, so that the double base transistor directly over Capacitor 5 and measuring resistor is energized.

Patentansprüche Claims

Claims (8)

Patentansprüche Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes von Akkumulatoren mit vom Akkumulatorenstrom gesteuertem Ampèrestundenzähler, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Akkumulatorstrom proportionale Spannung in eine Impulsfolge zerlegt wird, deren Frequenz proportional der Spannungshöhe ist und daß diese Impulse elektromechanische oder elektronische Zähleinrichtungen ansteuern. Method and device for monitoring the state of charge of accumulators with an ampere hour counter controlled by the accumulator current, thereby characterized in that a voltage proportional to the accumulator current is converted into a pulse train is decomposed, the frequency of which is proportional to the voltage level and that these pulses Control electromechanical or electronic counting devices. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# im Akkumulatorstromkreis ein Widerstand (3) liegt, dessen Spannungsabfall einen Kondensator (5) in der Emitter-Basis 1 - Strecke eines Doppelbasistransistors (6) auflädt, so daß an der Basis 1 dieses Transistors Impulse entstehen, die direkt oder silber weitere Transistoren verstärkt elektromechanische oder elektronische Zähleinrichtungen ansteuern.2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized marked because # there is a resistor (3) in the accumulator circuit, its voltage drop a capacitor (5) in the emitter-base 1 - path of a double base transistor (6) charges, so that pulses are generated at base 1 of this transistor which are direct or silver more transistors reinforced electromechanical or electronic Control counting devices. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Transistor (4) enthält, in dessen Kollektorstromkreis der Steuertondensator (5) liegt, 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that it contains a transistor (4) in whose collector circuit the control capacitor (5) lies, 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g2kennzeichnet, daß zur Impulszählung Zählrelais (8) dem Doppelbasistransistor (6) nachgeschaltet sind.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that g2 for pulse counting, counting relays (8) are connected downstream of the double base transistor (6). 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (3) im Akkumulatorstromkreis in zwei Teilwiderstände (31 und 32) aufgeteilt ist, die jeweils einen Doppelbasistransiator (6 und 6') ansteuern, 80 daß sowohl die dem Akkumulator entnommene als auch die in den Akkumulator hineingeladene Strommenge. gezählt wird.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the resistor (3) in the accumulator circuit is divided into two partial resistances (31 and 32), which each control a double base transformer (6 and 6 '), 80 that both the one removed from the accumulator and the one loaded into the accumulator Amount of electricity. is counted. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 5, dadurch gesennzeichnet, daß sie ein vom Zählrelais (8 und 8') angesteuertes Differenzzahlwerk enthält.6. Device according to one or more of claims 1 to 5, characterized marked that it is a differential counter mechanism controlled by the counting relay (8 and 8 ') contains. 7, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daM über Endkontakte der Zählrelais (8 und o') ein weiteres Zählrelais zur Zyklenzählung angetrieben wird.7, device according to one or more of claims 1 to 6, characterized marked, daM another counting relay via end contacts of the counting relays (8 and o ') is driven for cycle counting. 8., Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekemlzeicnnet, da3 zwischen Emittern der Doppelbasistransistoren (6 und 6') und Kollektoren der Transistoren (4 und 4') Widerstände liegen.8., Device according to one or more of claims 1 to 7, characterized gekemlzeicnnet that between emitters of the double base transistors (6 and 6 ') and Collectors of the transistors (4 and 4 ') resistors are. 9, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, da# in den Emitterkreisen der Transistoren (4 und 4') Widerstände liegen.9, device according to one or more of claims 1 to 8, characterized marked because # in the emitter circuits of the transistors (4 and 4 ') resistors lie.