DE3312600A1

DE3312600A1 - Anordnung zur kapazitaetsabhaengigen ladung einer batterie

Info

Publication number: DE3312600A1
Application number: DE19833312600
Authority: DE
Inventors: Horst-Hubert 4760 Werl Griewel
Original assignee: Ceag Licht- und Stromversorgungstechnik 4770 Soest GmbH; CEAG Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Current assignee: ABB Ceag Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1983-04-08
Publication date: 1984-10-11
Also published as: NO841379L; NO161198C; NO161198B; ATE22203T1; EP0124739A1; EP0124739B2; EP0124739B1; DE3460664D1

Description

33126UU

CEAG Licht- und

Stromversorgungstechnik GmbH ■?„_

Soest 31. März 1983

Mp.-Nr. 542/83 ZPT/P3-NL-Bt

Anordnung zur kapazitätsabhängigen Ladung einer Batterie

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur kapazitätsabhängigen Ladung einer Batterie, bei der die Bat-2Q terie in einer Handleuchte angeordnet ist und über eine zuschaltbare Ladestation nachladbar ist.

Elektrische und elektronische Geräte werden häufig aus einer elektrochemischen Energieauelle (Batterie) mit _2B Spannung versorgt. Bei Geräten mit großem Strombedarf werden häufig Batterien (Akkumulatoren) eingesetzt, die durch eine Aufladung immer wieder verwendbar sind. Die bekanntesten Batteriesysteme sind der Blei-Säure-Akkumulator und die Nickel-Cadmium-Batterie.

Geräte zum Laden von Batterien sind bekann aus dem Buch:

"Batterien und Brennstoffzellen" von K.J. Euler, Seite 72 bis 84, Springer-Verlag 1982 und dem Fachbuch: »Batterien" von H.A. Kiehne, Seite 182 bis 207, expert-Verlag 1980.

Einfachste Ladegeräte, die eine Batterie mit einem Kon-

stantstrom aufladen, bestehen aus einem Transformator mit naohgeschaltetem Gleichrichter. Dieses Ladegerät wird für eine gewisse Zeit an die Batterie angeschaltet und soll beispielsweise über Nacht die entladene Batte-

g rie wieder füllen. Diese Normalladung ist gefahrlos, weil der Ladestrom sehr gering ist. Bei einer beschleunigten Ladung wird eine entladene Batterie innerhalb von ca. 3 stunden durch einen erhöhten Ladestrom mit der vollen Kapazität aufgeladen. Bei der Schneiladung einer Batterie wird mit einem stark erhöhten Ladestrom gearbeitet. Allerdings ist hierbei eine laufende Kontrolle erforderlich, damit der Zelleninnendruck und die Zellentemperatur der Batterie nicht auf unzulässig hohe Werte ansteigen.

Um den Ladezustand einer Batterie festzustellen, kann man beispielsweise bei Blei-Akkumulatoren Säuredichte-Messungen vornehmen. Bekannt sind auch Messungen über Klemmenspannung, Innenwiderstand, Zellentemperatur und Zelleninnendruck, durch die auf den Ladezustand der Batterie geschlossen werden kann. Diese Verfahren sind allerdings sehr aufwendig.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine einfache An- __ Ordnung zu finden, mit der bei einer Batterie laufend der entnommene Strom gemessen wird und hiernach die spätere Wiederaufladezeit berechenbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch das Kennzeichen des 3Q PatentansDruchs erreicht.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist besonders die einfache Art der ökonomischen und schonenden Nachladung der Batterie entsprechend der entnommenen __ Kapazität. Während bei bekannten Ladeverfahren mittels Fühler und Messungen physikalische Eigenschaften der

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Batterie festgestellt und hierdurch auf den Ladezustand geschlossen wurde, wird jetzt Beginn und Ende der Nachladung durch einfache Stromerfassung ermöglicht. Diese Erfassungs- und Auswerteeinrichtung ist zudem so klein, daß sie leicht beispielsweise bei einer batteriebetriebenen Handleuchte mit in das Leuchtengehäuse integriert werden kann. Damit, eine Batterie in der Handleuchte von einer separaten Ladestation aufgeüaden werden kann, brauchen in vorteilhafter Weise nur zwei Ladekontakte vorgesehen werden. Über diese Ladekontakte fließen dann außer dem Ladestrom auch die Informationen über Zeit und Stärke des Entladestroms sowie weitere anlagespezifischen Daten.

_1g Durch den gezielt abfragbaren Ladezustand der Batterie und die entsprechend einsetzbare Aufladung ist die gesamte Handleuchte auch bei rauhem Betrieb sehr belastungsfähig und ausfallsicher, weil die Batterie eine lange Zvklenlebensdauer hat fdurch die schonende Nachladung), sowie eine mäßige Selbstentladerate aufweist und überladefest ist. In vorteilhafter Weise ist die Ladestation weiterhin mit einem Anzeigefeld ausgerüstet, wodurch bei Bedarf die eingestellten Werte abrufbar sind. Selbstverständlich können über das Anzeigefeld

₂_ auch Defekte sowohl in der Ladestation als auch in der Handleuchte angezeigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Eine batteriebetriebene Handleuchte 1 ist über zwei

Ladekontakte A und B mit einer Ladestation 2 verbunden. In der Handleuchte ist eine Batterie 1.1 angeordnet, vorwiegend in Form eines gasdichten Ni/Cd-Akkus. Die _g5 gerätesoezifische Schaltung 1.2 der Handleuchte wird aus der Batterie 1.1 mit Strom versorgt und über einen Gera-

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teschalter 1.3 betätigt. Als Last ist eine Lampe 1.4 vorgesehen. In der Handleuchte 1 ist weiterhin eine Stroraerfassungseinrichtung 1.5, ein Sende-Empfangsbaustein 1.6, eine Einrichtung 1.7 zur Batterietiefentladungserfassung und ein Speicherteil 1.8 für verschiedene Gerätefunktionen angeordnet. Die Einrichtungen 1.5 bis 1.8 sind, da. sie vorwiegend aus elektronischen Bauteilen bestehen und binär arbeiten, so klein, daß sie ohne weiteres in der normalen Handleuchte 1 Platz finden und ■jQ trotzdem wenig zusätzliches Gewicht erbringen.

Steht die Handleuchte 1 in der Ladestation 2 und signalisiert der Speicher 1.8 eine nachlassende Batteriekapazität, so wird die Batterie 1.1 entsprechend nachgela^den·

Die Ladestation 2 besteht aus einer Spannungsversorgung 2.1, einem Sende-Empfangsbaustein 2.2, einer Anordnung 2.3 zur Steuerung der Ladeströme, einer Auswerteeinrichtung 2.4 und einem Anzeigefeld 2.5. Für die Auswerteeinrichtung 2.4 der Ladestation 2 wird vorwiegend ein Mikroprozessor eingesetzt, der seine Informationen aus dem Speicherteil 1.8 der Handleuchte 1 über den Sende-Empfangsbaustein 1.6 bezieht. Die im Speicherteil 1.8

2g abgelegten Funktionen bestehen beispielsweise aus der Einschaltzeit der verschiedenen Lasten 1.4, aus den physikalischen Werten der Batterie 1.1 und Informationen über den Batteriezustand (Tiefentladung). Die Informationen aus dem Speicherteil 1.8 werden zyklisch in einer definierten Reihenfolge über den Sende-Empfangsbaustein 1.6 übertragen, so daß im Mikroprozessor 2.4 eine Bewertung der gemessenen Werte aus der Stromerfassung 1.5 und den Angaben aus den Speicherteil 1.8 vorgenommen werden kann. Die Anordnung 1.6 der Handleuchte 1 stellt während des Sendevorgangs verschiedene Potentiale an die beiden Ladekontakte A und B, so daß der Mikroprozessor 2.4

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daraus den Zustand der Batterie ableiten kann.

Die beiden Ladekontakte A und B zwischen der Handleuchte 1 und der Ladestation 2 sind also sowohl für die strommäßige Nachladung der Batterie 1.1 wie auch für die Meßwertübertragung in beiden Richtungen zwischen Leuchte und Ladestation vorgesehen. Dies ist nur deshalb möglich, weil die Meßwert- und Befehlsimpulse aus digitalen Zeichen bestehen, die dem normalen Batterieladestrom überlagert sind.

Claims

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Anspruch

Anordnung zur kapazitätsabhängigen Ladung einer Batterie, bei der die Batterie in einer Handleuchte angeordnet ist und fiber eine zuschaltbare Ladestation nachladbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Handleuchte (1) eine Stromerfassung (1.5), ein Sende-Empfangsbaustein (1.6), eine Batterietiefentladungserfassung (1.7) und ein Speicherteil für verschiedene Gerätefunktionen (1.8) angeordnet sind, daß in der Ladestation

(2) eine Auswerteeinrichtung (2.4), ein Sende-Empfangsbaustein (2.2), eine Einrichtung zur Steuerung der Ladeströme (2.3) und ein Anzeigefeld (2.5) angeordnet sind, und daß Ladestation (2) und Handleuchte (1) über zwei Ladekontakte (A,B) miteinander verbindbar sind.