DE1513700C3 - Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators - Google Patents

Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators

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DE1513700C3
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Hermann Dipl.-Ing. 6231 Niederhofheim Schatz
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VARTA Batterie AG
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VARTA Batterie AG
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    • G01R19/16533Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators mit wenigstens einem vom Akkumulatorenstrom gesteuerten Amperestundenzähler und mit einem im Akkumulatorenstromkreis angeordneten Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Spannungsabfall an dem Widerstand (3) ein in der Emitter-Basis 1-Strecke eines Doppelbasistransistors (6, 6') angeordneter Kondensator (5) aufladbar ist und daß an der Basis 1 dieses Transistors Impulse entstehen, von welchen direkt oder über weitere Transistoren (9, 9') verstärkt elektromechanische oder elektronische Zähleinrichtungen (8, 8') ansteuerbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Transistor (4, 4'), in dessen Kollektor-Basis-Strecke der Kondensator (5, 5') liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Doppelbasistransistor (6, 6') Zählrelais (8, 8') nachgeschaltet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (3) im Akkumulatorstromkreis in zwei Teilwiderstände (31 und 32) aufgeteilt ist, von welchen jeweils über einen der Doppelbasistransistoren (6 und 6') jeweils eines der Zählrelais (8, 8') so ansteuerbar ist, daß sowohl die dem Akkumulator entnommene als auch die in den Akkumulator hineingeladene Strommenge gezählt werden kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein von den Zählrelais (8 und 8') ansteuerbares Differenzzählwerk.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über Endkontakte der Zählrelais (8 und 8') ein weiteres, die Ladezyklen zählendes Zählrelais, ansteuerbar ist. >·■■·■-.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Emittern der Doppelbasistransistoren (6 und 6') und den Kollektoren der Transistoren (4 und 4') Widerstände (13,13') angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Emit-, terkreisen der Transistoren (4 und 4') Widerstände (12,12') angeordnet sind.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators mit wenigstens einem vom Akkumulatorenstrom gesteuerten Amperestundenzähler und mit einem im Akkumulatorenstromkreis angeordneten Widerstand.
Aus der französischen Patentschrift 1410 526 ist ein Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit einem, einen Doppelbasistransistor aufweisenden Spannungsregler bekannt. Zur Ansteuerung der zwisehen Generator und Batterie geschalteten steuerbaren Gleichrichter wird die Batteriespannung mit Hilfe des Doppelbasistransistors in eine Impulsfolge zerlegt. Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, den Ladevorgang zu überwachen; eine Überwachung des Ladezustandes ist jedoch nicht möglich.
Bei Akkumulatoren ist es notwendig, um jederzeit die noch im Akkumulator enthaltene Strommenge kontrollieren zu können, Amperestundenzähler vorzusehen. Da weiterhin die Kapazität des Akkumulators mit der Zahl der erfolgten Aufladungen und Entladungen abnimmt, werden Zyklenzähler benötigt, um die voraussichtliche Lebenserwartung des Akkumulators zu bestimmen. Bisher wurde zu diesem Zweck insbesondere elektromechanisch arbeitende Amperestundenzähler bzw. Zyklenzähler verwendet.
Derartige mechanische Zähler besitzen den Nachteil sich bewegender Teile und sind fertigungsmäßig 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 werden als auch die nichtlineare Kennlinie der Kapazität des Akkumulators berücksichtigt werden soll, arbeiten mit mechanisch verstellbaren Widerständen zur Ansteuerung der Amperestundenzähler sowie mit Untersetzungsgetrieben (österreichische Patentschrift 238 830).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes des Akkumulators zu entwickeln, die wenig störanfällig, kostenmäßig günstig und raumsparend ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch den Spannungsabfall an dem Widerstand ein in der Emitter-Basis 1-Strecke eines Doppelbasistransistors angeordneter Kondensator aufladbar ist und daß an der Basis 1 dieses Transistors Impulse entstehen, von welchen direkt oder über weitere Transistoren verstärkt elektromechanische oder elektronische Zähleinrichtungen ansteuerbar sind.
Im folgenden ist an Hand der Figur die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert. Im Stromkreis eines Akkumulators 1 mit Verbraucher 2 ist ein Meßwiderstand 3 angeordnet, an dem ein dem Akkumulatorstrom proportionaler Spannungsabfall auftritt. :
Der am Teilwiderstand 31 des Meßwiderstandes 3 entstehende Spannungsabfall steuert einen Transistor 4 an, in dessen Kollektorkreis ein Kondensator 5 liegt. Dieser Kondensator liegt gleichzeitig in der Emitter-Basis 1-Strecke (E-B 1) eines Doppelbasistransistors 6. Sobald der Kondensator 5 über Transistor 4 auf eine bestimmte Spannung aufgeladen ist, wird der Doppelbasistransistor 6 instabil, d. h. seine Emitter-Basis 1-Strecke wird leitend.
Der Kondensator wird dann über Widerstand? entladen und der Vorgang wiederholt sich von neuem. Die Wiederholungsfrequenz ist direkt proportional dem Spannungsabfall am Widerstand 31.
Die an der Basis des Transistors 6 auftretenden Impulse dienen zur Ansteuerung eines Zählwerkes, 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 Ladung als auch bei Entladung ein Zählwerk betätigt wird, ist der Meßwiderstand 3 in zwei Teilwiderstände 31 und 32 aufgeteilt. Vom Teilwiderstand 32 wird in gleicher Weise über Transistor 4', Kondensator 5' und Doppelbasistransi-
stör 6' das Zählrelais 8' angesteuert. Die Spannungsversorgung der Einrichtung erfolgt über Widerstand 10 und Zenerdiode 11 aus dem zu überwachenden Akkumulator, der durch den geringen Spannungsbedarf der Anordnung nur geringfügig belastet wird.
Um die noch im Akkumulator verbleibende Elektrizitätsmenge direkt anzuzeigen, kann über die beiden Zählrelais 8 bzw. 8' ein Differenzzählwerk angetrieben werden.
Über Endkontakte der Zählrelais können hier nicht dargestellte weitere Zählrelais betätigt werden, um die Anzahl der Zyklen zu registrieren.
Zur Berücksichtigung des Ladefaktors können Widerstände 13, 13' zwischen Emitter des Doppelbasistransistors 6 bzw. 6' und Kollektor des Transistors 4 bzw. 4' oder zweckmäßiger in den Emitterkreis des Transistors 4 bzw. 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 Kondensator 5 ansteuert, zu ersetzen. Durch die höhere Empfindlichkeit des Differenzverstärkers kann der Meßwiderstand sehr niederohmig gewählt werden. Weiterhin kann im Eingangskreis an Stelle der Transistoren 4 und 4' ein Feldeffekttransistor eingesetzt werden, der wegen seines hohen Eingangswiderstandes ebenfalls nur sehr geringe Spannungen zum Ansteuern benötigt.
ίο Neben einer genauen und zuverlässigen Arbeitsweise besitzt die gezeigte Vorrichtung 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. Wenn auf diese Möglichkeit kein besonderer Wert gelegt wird, können die Transistoren 4 bzw. 4' wegfallen, so daß der Doppelbasistransistor direkt über den Kondensator 5 und Meßwiderstand angesteuert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators mit wenigstens einem vom Akkumulatorenstroin gesteuerten Amperestundenzähler und mit einem im Akkumulatorenstromkreis angeordneten Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Spannungsabfall an dem Widerstand (3) ein in der Emitter-Basis 1-Strecke eines Doppelbasistransistors (6, 6') angeordneter Kondensator (5) aufladbar ist und daß an der Basis 1 dieses Transistors Impulse entstehen, von welchen direkt oder über weitere Transistoren (9, 9') verstärkt elektromechanische oder elektronische Zähleinrichtungen (8, 8') ansteuerbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Transistor (4, 4'), in dessen KoI-lektor-Basis-Strccke der Kondensator (5, 5') liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Doppelbasistransistor (6, 6') Zählrelais (8, 8') nachgeschaltet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (3) im Akkumulatorstromkreis in zwei Teilwiderstände (31 und 32) aufgeteilt ist, von welchen jeweils über einen der Doppelbasistransistoren (6 und 6') jeweils eines der Zählrelais (8, 8') so ansteuerbar ist, daß sowohl die dem Akkumulator entnommene als auch die in den Akkumulator hineingeladene Strommenge gezählt werden kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein von den Zählrelais (8 und 8') ansteuerbares Differenzzählwerk.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über Endkontakte der Zählrelais (8 und 8') ein weiteres, die Ladezyklen zählendes Zählrelais, ansteuerbar ist. ' " :"
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Emittern der Doppelbasistransistoren (6 und 6') und den Kollektoren der Transistoren (4 und 4') Widerstände (13,13') angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Em.it-. terkreisen der Transistoren (4 und 4') Widerstände (12,12') angeordnet sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators mit wenigstens einem vom Akkumulatorenstrom gesteuerten Amperestundenzähler und mit einem im Akkumulatorenstromkreis angeordneten Widerstand.
Aus der französischen Patentschrift 1410 526 ist ein Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit einem, einen Doppelbasistransistor aufweisenden Spannungsregler bekannt. Zur Ansteuerung der zwischen Generator und Batterie geschalteten steuerbaren Gleichrichter wird die Batteriespannung mit Hilfe des Doppelbasistransistors in eine Impulsfolge zerlegt. Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, den Ladevorgang zu überwachen; eine Überwachung des Ladezustandes ist jedoch nicht möglich.
Bei Akkumulatoren ist es notwendig, um jederzeit die noch im Akkumulator enthaltene Strommenge kontrollieren zu können, Amperestundenzähler vorzusehen. Da weiterhin die Kapazität des Akkumulators mit der Zahl der erfolgten Aufladungen und Entladungen abnimmt, werden Zyklenzähler benötigt, um die voraussichtliche Lebenserwartung des Akkumulators zu bestimmen. Bisher wurde zu diesem Zweck insbesondere elektromechanisch arbeitende Amperestundenzähler bzw. Zyklenzähler verwendet.
Derartige mechanische Zähler besitzen den Nachteil sich bewegender Teile und sind fertigungsmäßig 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 werden als auch die nichtlinearc Kennlinie der Kapazität des Akkumulators berücksichtigt werden soll, arbeiten mit mechanisch verstellbaren Widerständen zur Ansteuerung der Amperestundenzähler sowie mit Untersetzungsgetrieben (österreichische Patentschrift 238 830).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes des Akkumulators zu entwickeln, die wenig störanfällig, kostenmäßig günstig und raumsparend ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch den Spannungsabfall an dem Widerstand ein in der Emitter-Basis 1-Streckc eines Doppelbasistransistors angeordneter Kondensator aufladbar ist und daß an der Basis 1 dieses Transistors Impulse entstehen, von welchen direkt oder über weitere Transistoren verstärkt elektromechanische oder elektronische Zähleinrichtungen ansteuerbar sind.
Im folgenden ist an Hand der Figur die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert. Im Stromkreis eines Akkumulators 1 mit Verbraucher 2 ist ein Meßwiderstand 3 angeordnet, an dem ein dem Akkumulatorstrom proportionaler Spannungsabfall auftritt.
Der am Teilwiderstand 31 des Meßwiderstandes 3 entstehende Spannungsabfall steuert einen Transistor 4 an, in dessen Kollektorkreis ein Kondensator 5 liegt. Dieser Kondensator liegt gleichzeitig in der Emitter-Basis 1-Strecke (E-B 1) eines Doppelbasistransistors 6. Sobald der Kondensator 5 über Transistor 4 auf eine bestimmte Spannung aufgeladen ist, wird der Doppelbasistransistor 6 instabil, d. h. seine . Emitter-Basis 1-Strecke wird leitend.
Der Kondensator wird dann über Widerstand? entladen und der Vorgang wiederholt sich von neuem. Die Wiederholungsfrequenz ist direkt proportional dem Spannungsabfall am Widerstand 31.
Die an der Basis des Transistors 6 auftretenden Impulse dienen zur Ansteuerung eines Zählwerkes, 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 Ladung als auch bei Entladung ein Zählwerk betätigt wird, ist der Meßwiderstand 3 in zwei Teilwiderstände 31 und 32 aufgeteilt. Vom Teilwiderstand 32 wird in gleicher Weise über Transistor 4', Kondensator 5' und Doppelbasistransi-
DE1513700A 1966-03-02 1966-03-02 Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators Expired DE1513700C3 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2822746A1 (de) * 1977-05-27 1978-12-07 Commissariat Energie Atomique Schaltung zum messen der in einer ladungsverschiebeanordnung gespeicherten ladung

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