DE4033119C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieladeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Das Laden von Batterien, von z. B. Nickel-Cadmium-Zellen, bringt Probleme bezüglich Überladen mit sich. Ein Überladen der Batterien kann die Batterien beschädigen. Bei einer be­ kannten Batterieladeeinrichtung wird der Ladestrom abge­ schaltet, nachdem die Beendigung des Aufladens mittels ei­ ner Batteriespannung detektiert worden ist.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Batterieladeeinrichtung, die in der US 40 06 397 beschrieben ist. Ein Strom von einer La­ destromquelle 90 wird einer Batterie 93 über einen schnel­ len Ladestromschalter 92, wie z. B. ein Relais, zugeführt. Der schnelle Ladestromschalter 92 wird wiederum von einer OR-Logik 96 gesteuert, die wiederum mit einem Temperatur­ schwellenwertdetektor 95 und einem Spannungsschwellenwert­ detektor 94 verbunden ist. Der Spannungsschwellenwertdetek­ tor 94 detektiert die Spannung der Batterie 93 und führt ein entsprechendes Signal zurück zu der OR-Logik-Schaltung 96. Die Logik-Schaltung 96 vergleicht die Spannung, die sie von dem Spannungsschwellenwertdetektor 94 empfangen hat, mit einer Referenzspannung. Wenn die empfangene Spannung von dem Spannungsschwellenwertdetektor 94 die Referenzspan­ nung überschreitet, wird ein Signal dem schnellen La­ destromschalter 92 zugeführt, um den schnellen Ladestromweg zu unterbrechen.

Nachfolgend wird ein Beispiel für die Detektion des Aufla­ deendes bzw. der Beendigung des Ladens der Batterie gemäß einem anderen bekannten Ladegerät beschrieben. Wie in Fig. 8 gezeigt wird, verändert sich die Spannung der Batterie von Beginn des Aufladens an. Im Fall, daß das Laden fortge­ setzt wird, auch dann, wenn das Laden abgeschlossen ist (gezeigt mit Zeitpunkt t₁), fällt die Batteriespannung ab. Der Spannungsabfall -ΔV ist proportional zu der Zellenan­ zahl in der Batterie. Deshalb kann die Beendigung des Auf­ ladens durch Detektieren des Spannungsabfalls -ΔV ermit­ telt werden.

Im Stand der Technik wurde jedoch kein Schaltregler als La­ destromquelle verwendet, der es ermöglicht, einen kleinen Transformator zu verwenden. Das liegt daran, daß der Schaltregler ein Rauschen in der detektierten Batteriespan­ nung verursacht. Das Rauschen kann eine fehlerhafte bzw. falsche Detektion des Aufladeendes bewirken, z. B. einen irrtümlichen Ladestopp, obwohl eine Beendigung des Aufla­ dens nicht gegeben ist oder eine irrtümliche Ladefortset­ zung, obwohl das Laden eigentlich beendet ist.

In dem Aufsatz von Helmut Schweitzer: "Schnelladegerät für NiCd-Akkumulatoren mit Sinterelektroden" in: Funkschau, 1974, Heft 19, S. 747-749 wird ein Gerät zum Laden von NiCd-Akkumulatoren beschrieben, das eine nach dem Ladepakete-Verfahren arbeitende Ladeablaufsteuerung zum Verhindern eines Überladens der Zellen und zum automatischen Umschalten auf Erhaltungsladen aufweist. Das bekannte Schnelladegerät weist einen Schaltregler mit Nadelpuls-Generator, eine Abschalteinrichtung im Leistungszuführweg einer wiederaufladbaren Batterie, wobei der Leistungszuführweg bei Empfang eines Abschaltsignals von der Abschalteinrichtung abgeschaltet wird, einen Wandler zum Wandeln einer Spannung der wiederaufladbaren Batterie und insbesondere eine Steuereinrichtung zum Unterbrechen des Ausgangs des Schaltreglers, zum Lesen des Ausgangs des Wandlers und zum Ansteuern der Abschalteinrichtung, wenn der Aufladevorgang abgeschlossen ist, auf. Damit weist das bekannte Ladegerät die im Oberbegriff von Anspruch 1 erwähnten Merkmale auf.

In der DE 36 30 421 A1 wird ein Batterieladegerät zum Aufladen einer Batterie aus einer Gleichspannungsquelle vorgeschlagen, das einen Gleichspannungs-Wandler mit einem Transformator und einen in Serie mit der Primärwicklung des Transformators liegenden Schalttransistor aufweist, der alternierend ein- und ausgeschaltet wird, um eine induzierte Wechselspannung an der Sekundärwicklung zu erzeugen, die zum Laden der Batterie dient.

Aus der DE 29 40 011 A1 ist ein Verfahren zum Schnelladen eines Akkumulators mittels eines konstanten Ladestroms bekannt, wobei die Klemmenspannung des Akkumulators in diskrete Einzelwerte umgewandelt wird und mit dem vorhergehend detektierten Einzelwert zum Steuern des Ladestroms verglichen wird.

In der GB 21 41 296 A wird eine Vorrichtung zum Beibehalten der Ladung einer Batterie beschrieben, wobei Einrichtungen zum Steuern des Wideraufladens der Batterie für unterschiedlich lange Zeitabschnitte vorgesehen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Batterieladeeinrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß die Betriebssicherheit erhöht und die Batterie besser vor Überladung geschützt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Batterieladeeinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Demnach weist eine Batterieladeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schaltregler mit hochfrequent geschaltetem Ausgang auf (sog. Hochfrequenz-Schaltregler), der den geregelten Ausgang durch Empfangen ei­ nes Unterbrechungssignals stoppt. Weiterhin sind ein Trans­ formator zum Transformieren einer Spannung des Ausgangs des Schaltreglers und eine Abschalteinrichtung vorgesehen, die in einem Leistungsversorgungsweg bzw. in einem Stromversor­ gungsweg, der zwischen einer zweiten Windung des Transfor­ mators und einer wiederaufladbaren Batterie ausgebildet ist, vorgesehen ist, und die den Stromversorgungsweg unter­ bricht bzw. abschaltet, wenn sie ein Abschaltsignal emp­ fängt. Außerdem ist ein Analog/Digital-Wandler zum Wandeln einer Spannung der wiederaufladbaren Batterie in digtitale Werte bzw. Daten und eine Steuereinrichtung vorgesehen, die ein Unter­ brechungssignal mit einer vorgegebenen Zeitlänge an den Schaltregler zu jedem vorgegebenen Intervall ausgibt und den Ausgang des Analog/Digital-Wandlers liest, wenn das Un­ terbrechungssignal ausgegeben wird, und entscheidet bzw. beurteilt, ob das Laden beendet ist oder nicht, und zwar entsprechend dem Ausgang des Analog/Digital-Wandlers, und die das Abschaltsignal an die Abschalteinrichtung ausgibt, wenn das Aufladen beendet ist.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen­ den Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen sind aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfin­ dung in Verbindung mit den Zeichnungen und aus den Unteransprüchen ersichtlich. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Batterieladeeinrichtung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Funktionsblockdiagramm einer Batte­ rieladeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Programms, das in einem Mi­ krocomputer 30 gespeichert ist;

Fig. 5 und Fig. 6 Detailschaltungen der Batterieladeein­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 einen Kurvenverlauf zum Zeigen des Betriebs der Batterieladeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 einen Kurvenverlauf zum Erläutern der Beziehung zwischen der Aufladezeit und der Batteriespannung; und

Fig. 9 ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen der Zellenanzahl und der Batteriespannung.

In Fig. 2 ist eine Batterieladeeinrichtung in Form eines Funktionsblockdiagrammes wiedergegeben. Wenn eine Batterie 8, die aufgeladen werden soll, in einen Weg 10 eingefügt wird, wird elektrische Leistung der Batterie 8 von dem Schaltregler 2 über einen Transformator 4 und eine Ab­ schalteinrichtung 6 zugeführt. Die Batterie 8 beginnt, auf­ geladen zu werden. Nach einer Anfangswartezeit, die vom Start des Ladens abläuft, gibt die Steuereinrichtung 14 ein Unterbrechungssignal aus, um kurzzeitig die Stromzuführung des Schaltreglers 2 zu unterbrechen bzw. zu stoppen. Wenn die Stromzuführung gestoppt wird, liest die Steuereinrich­ tung 14 ein Ausgangssignal bzw. den Ausgang eines Ana­ log/Digital-Wandlers 12. Dann beurteilt die Steuereinrich­ tung 14, ob das Aufladen abgeschlossen ist oder nicht. Wenn das Aufladen nicht abgeschlossen ist, wird der oben be­ schriebene Betrieb wiederholt. Wenn das Aufladen abge­ schlossen ist, gibt die Steuereinrichtung 14 ein Abschalt­ signal aus, um den Stromzuführungsweg 10 mittels der Ab­ schalteinrichtung 6 zu unterbrechen bzw. abzuschalten. Da­ mit unterbricht sie das Zuführen des Ladestromes nach abge­ schlossenem Aufladen. Da der Auslesebetrieb für den A/D- Wandler 12 mit Stoppen des Schaltreglers 2 ausgeführt wird, kann ein irrtümlicher Betrieb, der durch eine irrtümliche Detektion verursacht wird, ausgeschlossen werden.

Ein Zeitgeber 16 fängt mit dem Start des Stro­ mes in dem Stromzuführungsweg 10 an zu laufen und gibt das Abschaltsignal nach einer vorgegebenen Zeitgeberzeit vom Start an aus. Der Zeitgeber 16 wird im Fall, daß kein Strom im Stromzuführungsweg 10 vorhanden ist, zurückgesetzt. Die vorgegebene Zeitgeberzeit ist länger, als das Intervall des Unterbrechungssignals der Steuereinrichtung 14. Deshalb wird, bevor die vorgegebene Zeitgeberzeit abgelaufen ist, der Ladestrom durch das Unterbrechungssignal unterbrochen und der Zeitgeber 16 gibt normalerweise das Abschaltsignal nicht aus. Wenn jedoch der Ladestrom durch einen anormalen Betrieb der Steuereinrichtung 14 nicht unterbrochen wird, gibt der Zeitgeber 16 ein Abschaltsignal aus, um ein Überladen zu verhindern.

Fig. 3 ist ein detaillierteres Blockdiagramm der Batte­ rieladeeinrichtung von Fig. 2. Ein Schaltregler 2 weist eine Gleichrichter- und Glättungsschaltung 20, eine Schal­ terschaltung 22 und eine Steuerschaltung 24 zum Schalten auf. Die Gleichrichter- und Glättungsschaltung 20 richtet den Wechselstrom von der Wechselstromleitungsquelle gleich und glättet ihn. Die Schalterschaltung 22 schaltet den gleichgerichteten und geglätteten Ausgang mit 10 bis eini­ gen 100 kHz und führt den geschalteten Ausgang ersten Win­ dungen 4a des Transformators 4 zu. Die Schalterschaltung 22 unterbricht den Ausgang, wenn sie das Unterbrechungssignal von der Steuerschaltung 24 zum Schalten bekommt. Deshalb unterbricht die Schalterschaltung 22 die Stromzuführung.

Der Transformator 4 weist primäre Windungen 4a und sekun­ däre Windungen 4b auf. Mit den Sekundärwindungen 4b ist ein Transistor 26 als Abschalteinrichtung verbunden. Über den Transistor 26 ist eine Batterie 8, die aufgeladen werden soll, verbunden. Ein Niedrigpegel einer Gatespannung des Transistors 26 schaltet den Zuführweg 10 ab, um den Lade­ strom für die Batterie 8 zu unterbrechen.

Ein Widerstand R101 und Widerstand R102 zur Spannungstei­ lung sind parallel zu der Batterie 8 verbunden. Die ge­ teilte Spannung des Widerstands R102 wird einem Eingangsan­ schluß AN eines Mikrocomputers 30 über einen Verstärker 28 mit variabler Verstärkung zugeführt. Der Verstärker 28 mit va­ riabler Verstärkung variiert seine Verstärkung mittels der Steue­ rung des Mikrocomputers 30.

Der Mikrocomputer 30 weist einen A/D-Wandler auf, der die zugeführte Spannung in digitale Daten umsetzt, und verar­ beitet die digitalen Daten. Um das Laden zu beenden, ändert der Mikrocomputer 30 einen Ausgang MO in einen Nied­ rigpegel. Der Ausgang MO des Mikrocomputers 30 wird dem Gate des Transistors 26 zugeführt. Anders ausgedrückt, wird der Niedrigpegel des Ausgangs MO als Abschaltsignal verwen­ det. Ein Ausgang P42 des Mikrocomputers 30 gibt ein Unter­ brechungssignal aus, das einen Niedrigpegel mit 6 ms Länge im 3 Sekundenintervall hat. Das Unterbrechungssignal wird einem Steuerungseingang C der Steuerschaltung 24 zugeführt.

Ein Widerstand RB zum Messen des Ladestromes, der im Lade­ weg 10 fließt, ist mit einem Verstärker 32 zum Messen des Ladestromes der Batterie verbunden. Der Ausgang des Ver­ stärkers 32 wird einem Vergleicher 34 zugeführt. Der Ver­ gleicher 34 vergleicht die zugeführte Spannung, die ein Maß für den Ladestrom ist, mit einem Referenzwert. Der Verglei­ cher 34 gibt einen Niedrigpegel am Ausgang aus, wenn die Bedingung gegeben ist, daß die zugeführte Spannung größer als der Referenzwert ist, und gibt einen Hochpegel am Aus­ gang aus, wenn die Bedingung gegeben ist, daß die zuge­ führte Spannung kleiner ist als der Referenzwert. Eine De­ tektionseinrichtung 18 wird durch den Verstärker 32 und den Komparator 34 gebildet.

Der Ausgang des Komparators 34 wird einem Rücksetzanschluß des Zeitgebers 36 zugeführt. Der Zeitgeber 36 wird durch einen Niedrigpegelausgang des Komparators 34 gestartet und durch einen Hochpegelausgang des Komparators 34 zurückge­ setzt. Die Zeitgeberschaltung 36 erzeugt einen Ausgang TO mit Niedrigpegel, wenn die vorgegebene Zeitgeberzeit vom Start an abgelaufen ist. Der Ausgang TO wird dem Gate des Transistors 26 zugeführt. Der Niedrigpegelausgang vom An­ schluß TO wird als Abschaltsignal verwendet.

Dem Mikrocomputer 30 und dem Zeitgeber 36 wird elektrische Leistung bzw. Strom von einer Stromversorgungsschaltung 38 zugeführt. Eine Rücksetzschaltung 40 wird zum Initialisie­ ren des Mikrocomputers 30 verwendet.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Programmes, das in dem Mikrocomputer 30 gespeichert ist. Der Mikrocomputer 30 steuert jeden Teil gemäß dem Flußdiagramm.

Die Schritte S₁ bis S₇ sind zum Detektieren einer Nominal­ spannung der Batterie 8 vorgesehen und die folgenden Schritte sind zum Beurteilen des Ladeendes vorgesehen. Zu­ erst werden im nachfolgenden die Schritte S₁ bis S₇ zum De­ tektieren der Nominalspannung der Batterie 8 beschrieben.

Die Batterie wird durch die Nominalspannung gemäß ihrer Zellen klassifiziert. Eine einzelne Zelle hat eine Nominal­ spannung von 1,2 Volt. Für gewöhnlich haben Batterien Nomi­ nalspannungen von 2,4 Volt (2 Zellen), von 4,8 Volt (4 Zel­ len) von 7,2 Volt (6 Zellen), von 9,6 Volt (8 Zellen) und von 12,0 Volt (10 Zellen). Fig. 8 zeigt die Beziehung zwi­ schen der Ladezeit und der Spannung der Batterie 8. Wie in Fig. 8 gezeigt wird, steigt die Spannung der Batterie 8 schnell in 40 Sekunden vom Beginn des Ladens an an. Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Batteriespannung nach abgelaufenen 40 Sekunden und der Nominalspannung. Wie in Fig. 9 gezeigt wird, wird die Anzahl der Zellen durch die Spannung der Batterie 8 nach abgelaufenen 40 Sekunden ange­ geben.

-ΔV zum Detektieren des Aufladeendes variiert proportional mit der Zellenanzahl (-15 mV pro Zelle). Deshalb kann das Aufladeende genau detektiert werden, indem die Zellenanzahl ermittelt wird.

Gemäß Fig. 4 wird durch Einsetzen der Batterie 8 der Mi­ krocomputer 30 zurückgesetzt, um das Aufladen zu starten. Zu diesem Zeitpunkt wählt der Mikrocomputer 30 die Verstär­ kung des Verstärkers 28 mit variabler Verstärkung zu einem Minimum (Schritt S₁) aus. Da der Mikrocomputer 30 fähig dazu ist, die Verstärkung auf den zweifachen, zweieinhalb­ fachen, dreieindrittelfachen, fünffachen oder zehnfachen Wert in dieser Ausführungsform auszuwählen, wird die zwei­ fache Verstärkung als Anfangsverstärkung ausgewählt. Das Auswählen der Minimalverstärkung als Anfangsverstärkung verhindert einen unerwünschten Überlauf des A/D-Wandlers, der im Mikrocomputer 30 vorhanden ist, auch dann, wenn die Batterie 8 zehn Zellen hat.

Nach Ablauf von 40 Sekunden nach Aufladebeginn (Schritt S₃) gibt der Mikrocomputer 30 das Unterbrechungssignal am An­ schluß P42 (Schritt S₄) aus. Mit Empfang des Unterbre­ chungssignales unterbricht die Steuerungsschaltung 24 zum Schalten den Ausgang der Schalterschaltung 22. Anders aus­ gedrückt wird der Ladestrom der Batterie 8 unterbrochen.

Wenn der Ausgang der Schalterschaltung 22 unterbrochen wird, liest der Mikrocomputer 30 den Ausgang des Verstär­ kers 28 mit variabler Verstärkung und wandelt ihn in digi­ tale Daten (Schritt S₅) um. Die Spannung zwischen beiden Anschlüssen der Batterie 8 wird auf ein Zehntel durch die Teilerwiderstände R101 und R102 geteilt und die Verstärkung des Verstärkers 28 wird auf den zweifachen Wert selektiert. Deshalb liest der Mikrocomputer 30 das 0,2fache der Span­ nung der Batterie 8.

Der Mikrocomputer 30 beurteilt bzw. ermittelt die Zellenan­ zahl der Batterie 8 gemäß der ausgelesenen Spannung (Schritt S₆). Dann wählt der Mikrocomputer 30 eine ge­ wünschte Verstärkung des Verstärkers 28 mit variabler Verstärkung gemäß der detektierten Zellenanzahl (Schritt S₇) aus. Die Beziehung zwischen der Zellenanzahl und der Verstärkung wird in der nachfolgenden Tabelle gezeigt:

Tabelle 1

Wie oben gezeigt wird, wird eine Eingangsspannung des A/D- Wandlers, der im Mikrocomputer 30 vorhanden ist, mit unge­ fähr dem gleichen Bereich (2,4 Volt) durch Auswählen der Verstärkung gemäß der Zellenanzahl beibehalten. Anders aus­ gedrückt, kann erreicht werden, daß gearbeitet wird, als hätte die Batterie 2 Zellen, auch wenn die Batterie 2 oder mehr Zellen hat.

Dann unterbricht der Mikrocomputer 30 das Unterbrechungssi­ gnal, um die Aufladung (Schritt S₈) fortzusetzen. In der oben angegebenen Verarbeitungszeit unterbricht die Schal­ terschaltung 22 den Ausgang und der Ausgang der Spannungs­ versorgungsschaltung 38, die mit der zweiten Windung 4c des Transformators 4 gekoppelt ist, wird unterbrochen. Da die Stoppzeit bzw. Unterbrechungszeit der Spannungsversorgungs­ schaltung 38 einige ms beträgt, wird die Spannungsversor­ gung dem Mikrocomputer 30 mittels eines Kondensators der Spannungsversorgungsschaltung 38 zugeführt. Deshalb kann der Mikrocomputer 30 normal arbeiten, sogar während der Un­ terbrechungszeit der Spannungsversorgung 38.

Nach dem Detektieren der Zellenanzahl, wie oben beschrieben wurde, wird detektiert, um das Aufladen zu beenden oder nicht. Zuerst gibt der Mikrocomputer 30 das Unterbrechungs­ signal an die Steuerschaltung 24 zum Unterbrechen des La­ dens aus. Während der Unterbrechung liest der Mikrocomputer 30 den Ausgang des Verstärkers 28 (Schritt S₁₂). Der Mikro­ computer 30 ermittelt, ob die Batteriespannung (der Ausgang des Verstärkers 28) größer ist als die vorhergehende Batte­ riespannung oder nicht (Schritt S₁₃). Wenn die Spannung der Batterie größer ist als die vorhergehende Spannung, hat die geladene Spannung noch nicht die Maximalspannung er­ reicht und dementsprechend kehrt der Schritt zum Schritt S₉ zurück. Wenn die 6 ms von Beginn der Unterbrechung an ab­ gelaufen sind, unterbricht der Mikrocomputer 30 das Unter­ brechungssignal, um das Laden zu überprüfen, wenn 3 Sekun­ den vom Überprüfen der Ladung (Schritt S₁₀) an abgelaufen sind, gibt der Mikrocomputer 30 das Unterbrechungssignal aus, um das Laden zu unterbrechen (S₁₁). Der gleiche Be­ trieb wird danach fortgesetzt. Der Mikrocomputer 30 liest die Batteriespannung, wenn das Unterbrechungssignal ausge­ geben wird. Deshalb kann eine fehlerhafte bzw. irrtümliche Detektion, die durch das Schaltrauschen verursacht wird, ausgeschlossen werden.

Der Mikrocomputer 30 setzt den Betrieb, wie er oben be­ schrieben worden ist, fort und speichert die Maximalspan­ nung ab, wenn die Spannung der Batterie kleiner als die vorhergehende Spannung (Schritt S₁₃, Schritte S₁₄ und S₁₅), wird. Dann berechnet der Mikrocomputer 30 einen Span­ nungsabfall von der Maximalspannung (die Maximalspannung - der aktuellen Spannung) (Schritt S₁₆). Wenn der Spannungs­ abfall eine vorgegebene Spannung erreicht (-30 mV in dieser Ausführung) gibt der Mikrocomputer 30 das Abschaltsignal an den Transistor 26 (Schritte S₁₇ und S₁₈) aus. Durch das Ab­ schaltsignal schaltet der Transistor 26 ab und der Lade­ strom zur Batterie 8 wird unterbrochen.

Der Aufladeabschluß wird wie oben beschrieben detektiert und das Laden wird unterbrochen bzw. gestoppt. Obwohl in dieser Ausführungsform das Aufladeende durch -ΔV detektiert wird, kann eine andere Detektion, wie z. B. eine absolute Spannungsdetektion in anderen Ausführungsformen angewendet werden. Wenn ein A/D-Wandler mit vielen Bits eingesetzt wird, kann die Batteriespannung 8 ohne den Verstärker 28 mit variabler Verstärkung gemessen werden.

Der Betrieb des Zeitgebers 36 wird nachfolgend beschrieben. Der Zeitgeber 36 ist zum Schutz der Batterie 8 gegenüber einer Überladung, die durch einen Fehler des Mikrocomputers 30 verursacht wird, vorgesehen. Der Zeitgeber 36 beginnt mit dem Zeitgeberbetrieb bei einen L-Pegel am Rücksetzan­ schluß R und gibt das Abschaltsignal am Ausgang TO nach Ab­ lauf der vorgegebenen Zeitgeberzeit (in dieser Ausführungs­ form 2 Minuten) vom Start des Zeitgeberbetriebs an aus. Wenn der Rücksetzanschluß R einen H-Pegel bzw. H-Wert wäh­ rend des Zeitgeberbetriebs hält, hält der Zeitgeber 36 den Zeitgeberbetrieb an und setzt einen Zähler für den Zeitge­ berbetrieb zurück. Dem Rücksetzanschluß R wird der Ausgang des Komparators 34 zugeführt. Der Komparator 34 gibt ein L- Pegelsignal für einen Ladestrom und ein H-Pegelsignal für keinen Ladestrom, wie oben beschrieben, aus. Deshalb star­ tet der Zeitgeber 36 durch Starten des Ladestromes. Wenn der Mikrocomputer 30 normal arbeitet, wird der Ladestrom alle drei Sekunden unterbrochen. Deshalb wird das H-Pegelsi­ gnal dem Rücksetzanschluß R aufgeschaltet, um den Zeitgeber 36 zurückzusetzen, so daß das Abschaltsignal vom Zeitgeber 36 nicht ausgegeben wird. Wenn der Mikrocomputer 30 jedoch nicht normal arbeitet und nicht das Unterbrechungssignal an die Steuerungsschaltung 24 ausgibt, fließt der Ladestrom kontinuierlich weiter. Der Zeitgeber 36 wird nicht zurück­ gesetzt und gibt das Abschaltsignal nach 2 Minuten vom Zeitgeberstart an aus. Mit dem Abschaltsignal schaltet der Transistor 26 ab und der Ladestrom wird unterbrochen bzw. stoppt. Wie oben beschrieben, kann verhindert werden, daß die Batterie durch ein Überladen zerstört wird, und zwar auch dann, wenn der Mikrocomputer 30 nicht normal arbeitet.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Detailschaltung der Fig. 4, Fig. 5 zeigt die Schaltung neben dem Schaltregler 2, dem Transformator 4 und der Batterie 8. Die Wechselspannung wird gleichgerichtet, und den Primärwindungen 4a des Trans­ formators 4 über den Transistor 50 zugeführt, der die Schalterschaltung bildet. Ein Gate des Transistors 50 ist mit dem Schalterausgang des Schalter-ICs 52 verbunden. Der Schalter-IC 52 gibt die Hochfrequenzimpulse am Schalteraus­ gang S aus. Deshalb wird die hochfrequent geschaltete Span­ nung den Primärwindungen 4a zugeführt.

Die Spannung zwischen beiden Anschlüssen der Batterie 8 wird von den Widerständen R101 und R102 heruntergeteilt und einem Anschluß A zugeführt. Der Anschluß A ist mit dem An­ schluß a der Fig. 6 verbunden. In der Fig. 6 wird die Spannung des Anschlusses A einem Operationsverstärker 281 zugeführt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 281 wird einem Eingangsanschluß AN für den A/D-Wandler des Mikrocom­ puters 30 zugeführt. Die einen Enden der Widerstände R3, R4, R5, R6 und R7 sind mit dem Operationsverstärker 281 verbunden und die anderen Enden der Widerstände sind mit den Anschlüssen P50, P63, P62, P61 und P60 des Mikrocom­ puters 30 verbunden. Der Mikrocomputer 30 erdet bzw. legt einen der Anschlüsse P50, P63, P62, P61 und P60 auf Masse. Durch diese Steuerung wird die Verstärkung G wie folgt aus­ gewählt:

G = 1 + R8/r,

wobei r der Widerstandswert des ausgewählten Widerstands aus R3, R4, R5, R6 und R7 ist.

Der Mikrocomputer 30 gibt ein L-Pegelsignal am Ausgangsan­ schluß P42 und ein H-Pegelsignal (das Unterbrechungssi­ gnal) während 6 ms in jedem Dreisekundenintervall aus. Das H-Pegelsignal des Ausgangsanschlusses P42 sorgt dafür, daß der Transistor TR4 eingeschaltet wird bzw. leitend wird. Durch Einschalten des Transistors TR4 nimmt ein Anschluß F L-Pegel an und die lichtemittierende Diode PC1-2 in Fig. 5 emittiert Licht. Dann wird ein Phototransistor TPC1-2, der mit dem Steuerungseingang C des Schaltersteuerungs-ICs 52 verbunden ist, leitend und der Steuerungsanschluß C nimmt L-Pegel an. Mit Empfangen des L-Pegelsignals erzeugt der Schaltersteuerungs-IC 52 einen L-Pegel am Schalterausgang S, um den Transistor 50 abzuschalten. Deshalb gibt der Mi­ krocomputer 30 ein H-Pegelsignal (d. h. das Unterbrechungs­ signal) am Ausgangsanschluß P42 aus, so daß der Ausgang des Schaltreglers gestoppt wird.

Der Mikrocomputer 30 gibt ein L-Pegelsignal als Abschaltsi­ gnal am Ausganganschluß MO aus. Der L-Pegel des Anschlusses MO verursacht das Abschalten des Transitors TR1. Dann gibt eine lichtemittierende Diode PC2 (in Fig. 5), die mit dem Anschluß bzw. Terminal D verbunden ist, kein Licht ab. Des­ halb wird der Phototransistor TPC2 abgeschaltet und eben­ falls der Transistor 26 wird abgeschaltet. Wie oben be­ schrieben wird das Aufladen angehalten.

Ein Zeitgeber 36 wird auf der linken Seite von Fig. 6 ge­ zeigt. Ein Rücksetzanschluß R des Zeitgebers 36 ist mit ei­ nem Ausgang des Komparators 34 verbunden. Mit einem Ein­ gangsanschluß des Komparators 34 ist eine Spannung, die mittels der Widerstände R13 und R14 geteilt worden ist, als Schwellenwertspannung zugeführt. Dem anderen Eingangsan­ schluß des Komparators 34 ist der Ausgang des Verstärkers 32 zugeführt. Dem Verstärker 32 wird ein Wert des Stromes, der durch den Widerstand RB (in Fig. 5) fließt, zugeführt. Wenn ein Ladestrom größer ist als der Schwellenwert, gibt der Komparator 34 einen L-Pegel ab. Wenn ein Ladestrom kleiner ist als ein Schwellenwert (kein Ladestrom), gibt der Komparator 34 H-Pegel aus. Der Zeitgeber-IC 36 wird durch das L-Pegelsignal des Komparators 34 gestartet und wird durch das H-Pegelsignal des Komparators 34 zurückge­ setzt. Anders ausgedrückt, wird der Zeitgeber-IC 36 durch den Start des Ladestromes gestartet und durch das Anhalten des Ladestromes zurückgesetzt.

In Fig. 5 gibt ein Fehlerverstärker 30 eine Differenzspan­ nung zwischen den Spannungen des Referenzwiderstands VRR und des Widerstands RB aus und führt sie der lichtemittie­ renden Diode PC1-1 zu. Wenn der Strom, der durch den Wider­ stand RB fließt, größer ist als der vorgegebene Wert gemäß dem Referenzwiderstand VRR, nimmt die Helligkeit der lich­ temittierenden Diode PC1-1 zu. Wenn der Strom, der durch den Widerstand RB fließt, kleiner ist als der vorgegebene Wert, nimmt die Helligkeit der lichtemittierenden Diode PC1-1 ab. Die lichtemittierende Diode PC1-1 ist optisch mit der Basis des Phototransistors TPC1-1 verbunden, der mit dem Schaltersteuerungs-IC 52 verbunden ist. Der Schalter­ steuerungs-IC 52 variiert das Tastverhältnis des Schalter­ ausgangs S durch die Spannung am Anschluß FB, um den Effek­ tivwert des Ladestroms konstant zu halten.

Ein Rücksetz-IC 70 in Fig. 6 ist zum Rücksetzen des Mikro­ computers 30 beim Detektieren dessen anormalen Betriebs vorgesehen. Wenn der Mikrocomputer 30 normal arbeitet, wird ein Impuls zur Unterbrechung am Anschluß P43 ausgegeben. Der Rücksetz-IC 70 empfängt den Impuls über einen Eingangs­ anschluß WD. Wenn der Mikrocomputer 30 anormal arbeitet und dementsprechend kein Ausgang am Anschluß P43 ausgegeben wird, gibt der Rücksetz-IC 70 das Rücksetzsignal am An­ schluß RST1 aus. Durch das Rücksetzsignal wird der Mikro­ computer 30 zurückgesetzt.

Fig. 7 zeigt die Signalverläufe der Signale, wenn der Mi­ krocomputer 30 die Batteriespannung 8 bei der Ausführungs­ form gemäß den Fig. 5 und 6 empfängt. Eine Signalform FCC zeigt das Unterbrechungssignal (die Spannung am An­ schluß F) und eine Signalform BTV zeigt die Spannung der Batterie 8. Die Einheitsscala beträgt 3 Volt für die Si­ gnalform FCC und 0,5 Volt für die Signalform BTV. Wenn die Schalterschaltung, d. h. der Transistor 50, arbeitet, vari­ iert die Batteriespannung 8 und wird instabil durch das Schalten beeinflußt. Die Batteriespannung 8 jedoch ist sta­ bil, wie es mit Q gezeigt wird, wenn das Schalten mit der ansteigenden Flanke bei P des Signalverlaufs FCC angehalten wird. Desweiteren wird das Rauschen, das von dem Schalten verursacht wird, ausgeschlossen. Der Mikrocomputer 30 emp­ fängt die Batteriespannung in der stabilen Periode (in die­ ser Ausführungsform, 5 ms nach der Unterbrechung). Deshalb kann eine fehlerhafte Detektion verhindert werden.

Claims (3)

1. Batterieladeeinrichtung mit
einem Hochfrequenzschaltregler, der anhält, wenn er ein Unterbrechungssignal empfängt,
einer Abschalteinrichtung, die in dem Leistungszuführweg vorgesehen ist, der mit einer wiederaufladbaren Batterie verbunden ist, und die den Leistungszuführungsweg bei Empfangen eines Abschaltsignals abschaltet,
einem Wandler zum Wandeln einer Spannung der wiederaufladbaren Batterie, und
einer Steuereinrichtung, die ein Unterbrechungssignal mit einer vorgegebenen Zeitlänge an den Schaltregler jeweils zu einem vorgegebenen Intervall ausgibt und die den Ausgang des Wandlers liest, wenn das Unterbrechungssignal ausgegeben wird, und entsprechend dem Ausgang des Wandlers ermittelt, ob das Aufladen abgeschlossen ist oder nicht, und die das Abschaltsignal an die Abschalteinrichtung ausgibt, wenn das Aufladen abgeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Schaltreglers ein Transformator (4) zum Transformieren einer Spannung vorgesehen ist, die Abschalteinrichtung (6, 26) mit Sekundärwindungen (4b) des Transformators (4) verbunden ist, der Wandler ein Analog/Digital-Wandler (12) ist,
eine Detektionseinrichtung (18; 32, 34), die mit der Batterie (8) gekoppelt ist und die ein erstes Detektionssignal ausgibt, wenn ein Ladestrom zu der Batterie größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert und ein zweites Detektionssignal ausgibt, wenn der Ladestrom kleiner als der Schwellenwert ist, vorgesehen ist sowie
ein Zeitgeber (16, 36), der bei Empfangen des ersten Detektionssignals von der Detektionseinrichtung gesetzt wird, das Abschaltsignal an die Abschalteinrichtung (6, 26) nach einer vorgegebenen Zeitgeberzeit vom Setzen an ausgibt und bei Empfang des zweiten Detektionssignals zurückgesetzt wird, wobei die vorgegebene Zeitgeberzeit länger ist als das vorgegebene Intervall des Unterbrechungssignals der Steuereinrichtung.

2. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung einen Transistor (26) aufweist, der mit dem Transformator (4) und der Batterie (8) gekoppelt ist.

3. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtung einen Komparator (34) zum Vergleichen des Ladestromes mit dem vorgegebenen Schwellenwert aufweist.