DE3018305A1 - Detector circuit for battery fully charged condition - measures associated temp. rise using circuit which switches off current - Google Patents

Abstract

A detector circuit for determining when a battery is fully charged by electrically detecting an associated temp. rise enables the point at which the fully charged condition is achieved to be accurately determined independently of variations in ambient temp. and discharge rate. A temp. detector (4) measures the battery (2) temp. variations. A first diode (6) has its cathode connected to the temp. detector and its anode connected to the junction between a rectifier (9) supplying charging current and a switching circuit (3). The anode is also connected to one input of a detector circuit with high impedance (10). The other input to the detector circuit is connected to a capacitor and to the cathode of the second diode (8) whose anode is connected to the cathode of the first diode (6) and to the temp. detector. The detector produces an output signal which can switch off the charging current.

Description

Detektorschaltkreis zum Erfassen des Voll-Ladezustands einerDetector circuit for detecting the full charge level of a

Batterie Die Erfindung betrifft eine Detektorschaltung zum Erfassen des Voll-Ladezustands einer Batterie, bei der auf elektri-Schem Wege der Temperaturanstieg erfaßt wird, der auftritt, wenn die Batterie voll geladen ist, was mit Hilfe eines Temperaturdetektorelementes geschieht, wobei dann entweder ein Warnsignal abgegeben wird oder die Ladeenergiequelle abgeschaltet wird.Battery The invention relates to a detector circuit for detection the full state of charge of a battery, in which the temperature rise by electrical means is detected, which occurs when the battery is fully charged, what with the help of a Temperature detector element happens, in which case either a warning signal is emitted or the charging energy source is switched off.

Das Feststellen ob eine Batterie voll geladen ist, wird bisher nach folgender Art durchgeführt.Determining whether a battery is fully charged is so far based on carried out as follows.

(1) Es wird der Spannungsabfall an den Batterieklemmen im Augenblick der Voll-Ladung festgestellt; (2) es wird der Ladevorgang einfach durch Voreinstellung einer bestimmten Ladezeit beendet; (3) es wird der Temperaturanstieg in der Batterie im Zeitpunkt der vollen Aufladung festgestellt; (4) im voraus wird ein Maximalwert deS Spannungsanstiegs festgesetzt, denn die Klemmenspannung der Batterie steigt im Zeitpunkt der Voll-Ladung an, und es wird dieser festgesetzte Maximalwert festgestellt.(1) It will be the voltage drop across the battery terminals at the moment the full charge detected; 2. It will make the charging process easy by presetting finished after a certain charging time; (3) there will be the temperature rise in the battery determined at the time of full charge; (4) in advance becomes a maximum value of the voltage rise, because the terminal voltage of the battery rises at the time of full charge, and this fixed maximum value is determined.

Keine dieser Methoden ist voll zufriedenstellend im Hinblick auf eine genaue Feststellung des Voll-Lade-Zeitpunktes, denn die Vorgabe der Temperatur oder Spannung im Zeitpunkt der Voll-Ladung schwankt abhängig von Veränderungen der Umgebungstemperatur oder der Entladerstärke der Batterie, und eine Voreinstellung der Aufladezeit läßt sich nicht genau vornehmen. In Anbetracht dieser Mängel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Voil-Lade-Zeitpunkt genau zu erfassen, was dadurch geschieht, daß der Temperatur-Differenzwert festgestellt wird, der sich aus dem Temperaturanstieg im Zeitpunkt der vollen Aufladung ergibt.Neither of these methods is fully satisfactory with regard to one precise determination of the full charging time, because the specification of the temperature or Voltage at the time of full charge fluctuates depending on changes in the ambient temperature or the discharge strength of the battery, and a presetting of the charging time do not go into detail. In view of these shortcomings, the invention is the The task is based on recording the voil loading time exactly what happens as a result, that the temperature difference value is determined, which results from the temperature rise in the Time of full charge.

Die Lösung erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruches, und anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung im einzelnen dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und Fig. 2 charakteristische Kurvenverläufe.The solution takes place with the features of the patent claim and based on of an embodiment which is shown in the drawing in detail the invention explained in more detail. 1 shows the circuit diagram of the inventive Circuit arrangement and FIG. 2 characteristic curves.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Netzstecker, mit 2 eine Batterie, mit 3 ein Abschaltkreis, mit 4 ein Temperatur-Detektorelement, das an die Batterie 2 angesetzt wird, und mit 5 eine den Voll-Lade-Zustand feststellende Detektorschaltung gekennzeichnet, während mit 9 eine Gleichrichterschaltung bezeichnet ist.In Fig. 1, 1 is a power plug, 2 is a battery, with 3 a shutdown circuit, with 4 a temperature detector element connected to the battery 2 is applied, and with 5 a detector circuit that determines the full charge state characterized, while with 9 a rectifier circuit is designated.

Die Batterie 2 ist über den Abschaltschaltkreis 3 und die Gleichrichterschaltung 9 mit dem Netzstecker in Verbindung, während die den Soll-Ladezustand feststellende Detektorschaltung 5 den Abschalt-Schaltkreis 3 aufgrund der Änderung im Temperaturelement 4 ein- und ausschaltet, aufgrund der Temperaturänderung in der Batterie 2. Die den Voll-Ladezustand feststellende Schaltung 5 besteht aus einer ersten Diode 6, einer zweiten Diode 8, einem Kondensator 7 und einer Detektorschaltung 10 mit hoher Impedanz. Die Anodenseite der ersten Diode 6 ist mit der Energiequelle und ihre Kathodenseite mit dem Temperaturelement 4 verbunden. Die Anodenseite der zweiten Diode 8 steht mit der Kathode der ersten Diode 6 und damit auch mit dem Temperaturelement 4 in Verbindung, während die Kathode der zweiten Diode 8 über den Kondensator 7 an Erde liegt.The battery 2 is via the shutdown circuit 3 and the rectifier circuit 9 with the mains plug in connection, while the determining the target state of charge Detector circuit 5, the shutdown circuit 3 due to the change in the temperature element 4 turns on and off due to the temperature change in battery 2. The den Fully charged state detecting circuit 5 consists of a first diode 6, a second diode 8, a capacitor 7 and a detector circuit 10 with high impedance. The anode side of the first diode 6 is with the energy source and its cathode side connected to the temperature element 4. The anode side of the second diode 8 is standing with the cathode of the first diode 6 and thus also with the temperature element 4 in Connection, while the cathode of the second diode 8 through the capacitor 7 to ground lies.

Der Detektorschaltkreis mit hoher Impedanz 10 besteht aus einem Differentialverstärker (z. B. ein FET) mit hoher Impedanz, der durch eine Integrationsschaltung, der der Kondensator 7 angehört, nicht beeinflusst wird. Einer der Eingänge E2 ist mit der Anode der ersten Diode 6, der andere mit der Kathode der zweiten Diode 8 oder auch mit dem Kondensator 7 verbunden, während der Ausgang der Detektorschaltung mit hoher Impedanz 10 mit der Abschaltschaltung 3 Verbindung hat.The high impedance detector circuit 10 consists of a differential amplifier (e.g. a FET) with a high impedance generated by an integration circuit that the Capacitor 7 is listened to, is not influenced. One of Entrances E2 is with the anode of the first diode 6, the other with the cathode of the second Diode 8 or also connected to the capacitor 7, while the output of the detector circuit has a high impedance 10 with the shutdown circuit 3 connection.

Wenn der Stecker 1 mit der Energiequelle verbunden ist und.When the connector 1 is connected to the power source and.

das Aufladen der Batterie 2 beginnt, dann ändert sich die Temperatur T in der Batterie 2 während des Ladens nicht, so daß die-Kathodenspannung E2 der ersten Diode 6, welche mit dem Temperaturmeßelement 4 verbunden ist, unverändert bleibt.the battery 2 starts charging, then the temperature changes T in the battery 2 not during charging, so that the cathode voltage E2 of the first diode 6, which is connected to the temperature measuring element 4, unchanged remain.

Dies ist in der Fig. 2 dargestellt. Während dieser Zeit wird die Spannung E1 im Kondensator 7 über die zweite Diode 8 gespeichert. Andererseits ist aber auch die Spannung E2 am Eingang des Detektorschaltkreises mit hoher Impedanz 10 in gleicher Weise konstant. Ist dann die Batterie voll aufgeladen, dann steigt die Temperatur T an, was zu einer Widerstandsabsenkung eines als Temperatur-Detektorelement dienenden Thermistors führt, was ein Absinken der Spannungen E1 und E2 zur Folge hat. Die in der ersten Phase gespeicherte Spannung E1 am Kondensator 7 behält jedoch den Spannungswert E3, der an der Detektorschaltung mit hoher Impedanz 10 anliegt. Somit stellt die Detektorschaltung mit hoher Impedanz 10 die Differenz zwischen dem Anfangsspannungswert E3 und dem niedriger werdenden Spannungswert E2 fest und liefert als Ausgangssignal die Differenz auf den Abschalt-Schaltkreis 3, so daß dieser, wenn ein bestimmter Differenzwert unterschritten wird, die Leistungszufuhr zur Batterie 2 unterbricht. Auf diese Weise kann der Aufladevorgang genau dann beendet werden, wenn die Batterie voll aufgeladen ist.This is shown in FIG. During this time the tension increases E1 is stored in the capacitor 7 via the second diode 8. On the other hand is also the voltage E2 at the input of the high-impedance detector circuit 10 in the same way Way constant. Once the battery is fully charged, the temperature rises T an, which leads to a decrease in resistance of a serving as a temperature detector element Thermistor leads, which leads to a drop in voltages E1 and E2. the In the first phase stored voltage E1 on the capacitor 7, however, retains the Voltage value E3, which is applied to the detector circuit with high impedance 10. Consequently the high impedance detector circuit 10 represents the difference between the initial voltage value E3 and the decreasing voltage value E2 and delivers as an output signal the difference on the shutdown circuit 3, so that this if a certain Difference value is fallen below, the power supply to battery 2 is interrupted. In this way, the charging process can be stopped exactly when the battery is is fully charged.

Zwischen die erste Diode 6 und die Gleichrichterschaltung 9 ist noch ein Widerstand 11 gelegt, der die Größe des Spannungswertes E3, die Spannungswerte E1 und E2 in ihren konstanten Abschnitten und die Abfallkurven in Verbindung mit dem Innenwiderstand des Thermistors 4 bestimmt. Außerdem kann nach Belieben ein Widerstand 12 zwischen den Thermistor 4 und dessen Anschlußpunkt an den Dioden 6 und 8 gelegt werden.Between the first diode 6 and the rectifier circuit 9 is still a resistor 11 is placed, which the size of the voltage value E3, the voltage values E1 and E2 in their constant sections and the decay curves in connection with the internal resistance of the thermistor 4 is determined. Also, one can at will Resistor 12 between thermistor 4 and its connection point to diodes 6 and 8 are placed.

Dieser Widerstand 12 macht eine weitere genaue Abstimmung der Spannungswerte E3 und E1 und E2 im geradlinigen abschnitt und in den Abfallkurven möglich.This resistor 12 makes a further precise adjustment of the voltage values E3 and E1 and E2 are possible in the straight section and in the slope curves.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß die erfindungsgemäße Einrichtung ein Temperatur-Detektorelement enthält, das der zu ladenden Batterie hinzugefügt wird und an dieser die Temperaturveränderung feststellt. Eine erste Diode ist mit ihrer Anode mit der Energiezufuhrseite und mit ihrer Kathode mit dem Temperatur-Detektorelement verbunden. Eine zweite Diode steht mit ihrer Anode mit der Kathode der ersten Diode und folglich auch mit dem Temperatur-Detektorelement in Verbindung, während ihre Kathode an einen Kondensator angeschlossen ist. Die Eingänge eines Detektorkreises mit hoher Impedanz sind mit der Anode der ersten Diode bzw. mit der Kathode der zweiten Diode und damit auch mit dem Kondensator verbunden, und die Detektorschaltung mit hoher Impedanz gibt an ihrem Ausgang ein Signal ab, an dem der Voll-Ladezustand der Batterie festgestellt werden kann. Verglichen mit herkömmlichen Einrichtungen bietet die Erfindung die Möglichkeit, den Zeitpunkt der Voll-Ladung der Batterie genau festzustellen und Uberladen oder verkehrtes Laden zu verhindern.From the description it appears that the device according to the invention includes a temperature detector element added to the battery being charged and determines the temperature change on this. A first diode is with its anode with the energy supply side and with its cathode with the temperature detector element tied together. A second diode has its anode with the cathode of the first diode and consequently also with the temperature detector element in connection while their Cathode is connected to a capacitor. The inputs of a detector circuit with high impedance are connected to the anode of the first diode or to the cathode of the second diode and thus also connected to the capacitor, and the detector circuit with high impedance emits a signal at its output indicating that the battery is fully charged the battery can be determined. Compared with conventional facilities the invention offers the possibility of determining the time at which the battery is fully charged determine precisely and prevent overcharging or incorrect charging.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (1)

Detektorschaltkreis zum Erfassen des Voll-Lade zustands einer Batterie P A T E N T A N S P R Ü C H Detektorschaltkreis zum Erfassen des Voll-Lade zustandes einer Batterie, gekennzeichnet durch ein Temperatur-Detektorelement (4), das die Temperaturänderung in der Batterie (2) feststellt, eine erste Diode (6), deren Anode mit der Batterie und deren Kathode mit dem Temperatur-Detektorelement (2) verbunden ist, eine zweite Diode (8), deren Anode mit der Kathode der ersten Batterie (6) und dem Temperatur-Detektorelement (4) verbunden ist und an deren Kathode ein Kondensator (7) angeschlossen ist, und eine Detektorschaltung mit hoher Impedanz (10), die mit ihrem einen Eingang mit der Anode der ersten Diode (6) und einer Ladeleistungsquelle und deren zweiter Eingang mit der Kathode der zweiten Diode (8) und dem Kondensator verbunden ist und aus deren Eingangswerten ein Ausgangssignal erzeugt wird. Detector circuit for detecting the full charge level of a battery P A T E N T A N S P R Ü C H Detector circuit for detecting the full charge status a battery, characterized by a temperature detector element (4) which the Temperature change in the battery (2) detects a first diode (6) whose anode connected to the battery and its cathode to the temperature detector element (2) is, a second diode (8), the anode of which is connected to the cathode of the first battery (6) and the temperature detector element (4) is connected and a capacitor is connected to its cathode (7) and a high impedance detector circuit (10) connected to one input to the anode of the first diode (6) and a charging power source and its second input to the cathode of the second diode (8) and the capacitor is connected and from the input values of which an output signal is generated.