DE69124450T2

DE69124450T2 - NI-Cad Batterie-Laderegler

Info

Publication number: DE69124450T2
Application number: DE69124450T
Authority: DE
Inventors: Richard A Faulk
Original assignee: Compaq Computer Corp
Current assignee: Compaq Computer Corp
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2011-10-05
Also published as: US5136231A; EP0480648A2; ATE148594T1; EP0480648A3; CA2052353A1; EP0480648B1; JPH05227677A; DE69124450D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Steuern der Laderate einer in einem Computersystem eingebauten Ladeeinrichtung für eine Nickel-Cadmium-(Ni-Cad-)Batterie.
Einige Computer-Systeme benutzen eine Ni-Cad-Batterie, um den Computer mit Leistung zu versorgen, wenn ein Wechselstrom- Anschluß (AC-Anschluß) unbequem oder nicht verfügbar ist. Manchmal ist die Ni-Cad-Batterie leergelaufen, und eine Wechselstromquelle ist notwendig, um den Computer zu betreiben und/oder die Ni-Cad-Batterie neu zu laden. Der Computer benutzt ein Ni-Cad-Batterieladegerät, das den beim Laden der Ni-Cad- Batterie zugeführten Strom steuert.
Es sind viele Verfahrensweisen verfügbar, um Ni-Cad-Batterien zu laden. Das schnellste Verfahren ist, die Batterie mit einer sehr hohen Rate zu laden (Schnelladung), bis sie voll aufgeladen ist, und dann auf eine sehr langsame Rate oder Erhaltungsladerate umzuschalten, um die Ladung aufrecht zu erhalten. Die Laderate hängt von der Größe des durch die Batterie geschickten Stroms ab. Eine Schnelladung benutzt eine hohe Stromgröße und eine langsame Ladung eine relativ niedrige Stromgröße. Eine Ni-Cad-Batterie, wie sie in Computern verwendet wird, enthält üblicherweise eine oder mehrere einzelne Ni-Cad-Zellen. Die Größe des zum Bestimmen der Laderate benutzten Stromes hängt von der Anzahl von Zellen in der Batterie, dem Zustand der Zellen in der Batterie, der Nennleistung jeder Zelle und von anderen Kennwerten der bestimmten Zellen ab.
Ni-Cad-Batterien erfordern eine spezielle Behandlung und Steuerung während des Schnelladens, um Überhitzung und Beschädigung zu vermeiden. Die Batterieladesteuerung muß entsprechende Überwachungsgeräte und -Schaltungen enthalten, um die Ni- Cad-Batterie mit unterschiedlichen Raten aufzuladen, den Zustand der Parameter wie Spannung und Temperatur der Batterie, insbesondere bei höheren Laderaten, zu erfassen und von einer Laderate zu einer anderen umzuschalten. Dazu kann, wenn die Ni- Cad-Batterie tiefentladen ist und eine Schnelladung angelegt wird, die Batterie zu viel Strom ziehen, und die Batterieladesteuerschaltung muß auch diesen Zustand ausgleichen. Batterieladegeräte können deshalb komplexe Schaltungen wie auch teure Komponenten erforderlich machen, um diese Aufgaben zu erfüllen.
WO-A-88/09076 offenbart eine integrale Batterie- und Ladeschaltung. US-A-4 727 306 offenbart ein Batterieladegerät mit Überwachung der Batterietemperatur, bei dem eine Schaltung zum Laden und Entladen einer Batterie vorgesehen ist, welche umfaßt Mittel zum Überwachen der Batterietemperatur; Mittel zum Überwachen der Batteriespannung; und einen Transistor mit einer Eingangsklemme, einer Ausgangsklemme und einer Steuerklemme; Strombegrenzungsmittel, die in dem Ladepfad der Batterie angeschlossen sind, wobei die Eingangs- und Ausgangsklemmen des Transistors mit dem Strombegrenzungsmittel so verschaltet sind, daß sie parallel dazu liegen.
WO-A-88/05222 offenbart eine Batterieladeschaltung, welche parallel zueinander geschaltete Schnell- und Erhaltungsladezweige enthält. Jeder Zweig enthält einen Transistor, der so gesteuert wird, daß er einen konstanten Ladestrom bei der jeweiligen Rate ergibt.
Die vorliegende Erfindung (wie sie in Anspruch 1 definiert ist) schafft ein Mittel zum Überwachen des Batterieladestroms, das in Reihe mit dem Strombegrenzungsmittel und dem Transistor geschaltet ist; und Mittel, die mit der Transistor-Steuerklemme, dem Batterietemperatur-Überwachungsmittel, dem Batteriespannungs-Überwachungsmittel und dem Batterieladestrom- Überwachungsmittel verbunden sind, um ein Signal an die Transistor-Steuerklemme zu schaffen, um den Transistor einzuschalten und dadurch das Strombegrenzungsmittel kurzzuschließen und einen höheren Ladestrom für eine Schnelladerate für die Batterie zu schaffen, wenn die Batterie entladen wurde, die Batterietemperatur sich innerhalb zulässiger Grenzen befindet, die Batterie geladen wird und die Batteriespannung sich über einem vorgegebenen Pegel befindet, und um den Transistor abzuschalten, wenn der Transistor eingeschaltet wurde und die Batterietemperatur einen vorgegebenen Pegel überschreitet, wodurch das Strombegrenzungsmittel den Ladestrom auf einen niedrigeren Wert herabsetzt für eine geringere Laderate bei konstantem Strom.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuerung der Laderate einer Ni-Cad-Batterie durch Einschalten eines Strombegrenzers in die Ladeschaltung oder Entfernen des Strombegrenzers aus der Ladeschaltung in Abhängigkeit von dem Zustand der Ni-Cad- Batterie. Bei einer bevorzugten Ausführung begrenzt ein einfacher Strombegrenzer mit Benutzung einer gemeinsamen diskreten Komponente den Strom eines Ni-Cad-Ladegeräts auf die erforderliche Erhaltungsladung für geringe Aufladung. FET-Leistungstransistoren sind als Schalter so gestaltet, daß sie, wenn sie eingeschaltet sind, gleichzeitig den Strombegrenzer umgehen und sperren und das Laden der Ni-Cad-Batterie mit hoher Rate zulassen. Ein Stromerfassungs-Widerstand ist zwischen dem Strombegrenzer und Masse geschaltet, um ein Überwachen des Ladestroms zuzulassen. Die dem Ladestrom entsprechenden Drain- und Source-Spannungen der FET-Leistungstransistoren wie auch die Temperatur und die Spannung der Ni-Cad-Batterie werden überwacht, um den Batteriezustand zu bestimmen. Die Gate- Spannung der FET-Leistungstransistoren wird so gesteuert, daß der Strombegrenzer in Abhängigkeit von dem Batteriezustand ein- oder ausgeschaltet wird.
Der Begrenzer wird eingeschaltet, wenn die Bedingungen anzeigen, daß Erhaltungsladung oder niedrige Aufladung angemessen ist, und ausgeschaltet, wenn eine Schnelladung oder eine Entladung angemessen ist.
Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann erreicht werden, wenn die nachfolgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung im Zusammenhang mit den nachfolgenden Zeichnungen in Betracht gezogen wird, in welchen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Computersystems mit Benutzung von Ni-Cad-Batterien und einer Batterieladeratensteuerung nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein Schaltschema eines Schaltungsaufbaus der Ni- Cad-Batterieladeratensteuerung aus Fig. 1 ist; und
Fig. 3 ein Schaltschema ist, das die Logik des Status- und Steuerblocks aus Fig. 2 zeigt.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Computersystems, das eine Ni-Cad-Batterie 28 und eine Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 benutzt. Ein Wechselstromadapter 20 ist an einer Wechselstromquelle 22 angeschlossen. Der Wechselstromadapter 20 wandelt die Wechsel- in Gleichspannung, die zur Speisung des Computers benutzt wird. Der positive Versorgungs-Ausgang wird als VIN bezeichnet, während der negative Versorgungs-Ausgang als Masse angesehen wird. Bei dem Wechselstromadapter 20 ist entweder die Strom- oder die Leistungsabgabe begrenzt, um möglichen Überstrom für die Ni-Cad-Batterie 28 während des Schnelladebetriebs zu verhindern. Die Strom- oder Leistungsbegrenzung wird so festgesetzt, daß sie für die bestimmten Zellen angemessen ist, welche die Ni-Cad-Batterie 28 bilden. Der Wechselstromadapter 20 liefert auch Strom für die Ni-Cad- Batterie-Laderatensteuerung 26, die zwischen der positiven Versorgung VIN und Masse angeschlossen ist. Die Ni-Cad-Batterie 28 ist mit ihrer positiven Klemme an der positiven Versorgung VIN und ihrer negativen Klemme an der Ni-Cad-Batterieladeratensteuerung 26 angeschlossen, wie durch das VBATTNEG-Signal gezeigt.
Die Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 steuert die Laderate der Ni-Cad-Batterie 28 entweder als Schnelladung oder Erhaltungsladung, wenn der Wechselstromadapter 20 aktiv ist, und läßt eine Stromversorgung durch die Ni-Cad-Batterie 28 für den Computer 24 zu, wenn der Wechselstromadapter 20 nicht aktiv ist. Zusätzlich empfängt die Ni-Cad-Batterie-Ladeeratensteuerung 26 ein als STANDBY bezeichnetes Signal vom Computer 24. Der Computer 24 gibt dieses Signal ab, wenn der Computer 24 in einen Kleinstleistungszustand eintritt oder sich in ihm befindet, und es wird dazu benutzt, Energie zu sparen und die Batterie-Lebensdauer zu verlängern. Das STANDBY-Signal wird durch die Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 benutzt, den Eigenstromverbrauch der Steuerung herabzusetzen, so daß noch größere Energieeinsparung möglich ist. Vorzugsweise sind die Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 und die Ni-Cad-Batterie aus später zu erklärenden Gründen in einer einzigen physikalischen Einheit kombiniert.
Fig. 2 ist ein detaillierteres Schaltschema, das die Ni-Cad- Batterie 28 an der Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 angeschlossen zeigt. Eine zwischen VIN und Masse angeschlossene "Transorb"-Schaltung 42 ist ein elektrostatisches Erfassungsgerät, welches die Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 vor steilen Spannungsübergängen und elektrostatischen Entladungen schützt. Ein PNP-Durchlaßtransistor 52 ist mit seinem Emitter an dem VIN-Signal angeschlossen und wird dazu benutzt, die Schaltung der Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 während Zeiträumen mit niedrigem Stromverbrauch oder Bereitschaft (Standby) zu sperren. Ein Widerstand 48 ist zwischen Emitter und Basis des Transistors 52 vorgesehen, während ein zweiter Widerstand 50 zwischen der Basis und dem STANDBY-Signaleingang angeschlossen ist. Ein Kondensator 46 ist zwischen dem VIN- Signal und dem STANDBY-Signal zum Zwecke elektrostatischer Entladung angeschlossen. Ein Kondensator 44 ist zwischen dem STANDBY-Signaleingang und Masse angeschlossen. Wenn das STAND- BY-Signal durch den Computer 24 auf niedrigem Pegel gehalten wird, was einen Vollbetriebs-Leistungsstatus bezeichnet, ist der Transistor 52 aktiv, und läßt das VIN-Signal zu der Steuerung durch, so daß die Versorgungsspannung zur restlichen Schaltung hindurchtreten kann. Wenn das STANDBY-Signal auf einen hohen Pegel angehoben wird oder vorzugsweise einfach nicht angesteuert wird, was auftritt, wenn die Ni-Cad-Batterie 28 und die Steuerung 26 von dem Computer 24 abgenommen werden, lädt der Kondensator 44 und der Transistor 52 schaltet ggf. ab. Das hält den Stromfluß durch den Transistor 52 an und sperrt die restliche Schaltung. Dieser Sperrzustand setzt die Batterie-Entleerung herab, entweder wenn der Computer 24 in Bereitschaftsschaltung (STANDBY) oder wenn die Batterie 28 entfernt ist.
Wenn das STANDBY-Signal tief ist, ergibt der Gleichstrom von dem Wechselstromadapter 20 die Versorgung für den Eingang eines Kleinleistungs-Spannungsreglers 54, beispielsweise Modell LP2951 von National Semiconductor, über einen Widerstand 56. Der Widerstand 56 begrenzt den Eingangsstrom. Ein Kondensator 58 ist zwischen dem Eingang und Masse angeschlossen, um Rauschen am Eingang des Spannungsreglers 54 herabzusetzen. Eine Zenerdiode 60 ist mit ihrer Katode an dem Eingang und ihrer Anode an Masse angeschlossen, um den Spannungsregler 54 zu schützen. Der Spannungsregler 54 führt eine Spannung von 10 Volt (+10V) zum Gebrauch durch die Schaltung der Laderatensteuerung 26 zu. Ein durch zwischen +10V und Masse angeschlossene Widerstände 62 und 64 gebildeter Widerstands-Spannungsteiler richtet einen Rückkoppelpfad zum Spannungsregler 54 ein, um die Ausgangsspannung zu bestimmen und bei +10V zu halten. Ein Kondensator 66 ist von der +10V-Leitung zur Verbindungsstelle der Widerstände 62 und 64 zur Rückkoppelschleifen-Kompensation geschaltet. Ein Kondensator 68 ist zwischen +10V und Masse angeschlossen, um als Hauptfilterkondensator für die +10V-Stromversorgung zu wirken. Eine Diode 70 ist mit ihrer Anode an dem Ausgang des Spannungsreglers 54 und ihrer Katode an dem Kollektor des Durchlaßtransistors 52 zum Rückspannungsschutz angeschlossen. Der Spannungsregler 54 enthält weiter einen invertierten Fehlerausgang, der, wenn er tief ist, entweder einen Leistungs-Zufuhrzustand oder eine niedrige Ausgangsspannung bezeichnet. Der Fehlerausgang wird durch einen Widerstand 140 auf den +10V-Pegel hochgezogen und durch einen Rauschfilterkondensator 142 mit Masse gekoppelt.
Ein Strombegrenzer 72 steuert den Erhaltungsladestrom während Langsam- oder Erhaltungsladezeiten. Vorzugsweise enthält der Strombegrenzer 72 einen üblichen einstellbaren Kleinleistungs- Spannungsregler 73 wie Modell LM317 von National Semiconductor. Die Spannungseingangsklemme des Strombegrenzers 72 und des Reglers 73 ist an dem VBATTNEG-Eingang der Steuerung 26 angeschlossen. Der maximale Stromwert oder der Stromgrenzwert wird bestimmt durch einen Widerstand 74, der zwischen den Einstell- und Spannungsausgangsklemmen des Reglers 73 angeschlossen ist. Der Wert des Widerstandes 74 ist so ausgewählt, daß der Strom auf die angemessene Größe des Erhaltungsladestroms für die Ni-Cad-Batterie 28 begrenzt wird gemäß den Herstellerempfehlungen und den üblichen Begrenzungen. Ein Ladestrom-Erfassungswiderstand 76 ist zwischen der Einstellklemme des Reglers 73 und Masse angeschlossen. Eine Diode 146 ist mit ihrer Katode an der VBATTNEG-Klemme und mit ihrer Anode an Masse angeschlossen, um einen Stromfluß zuzulassen, wenn die Batterien entladen, um den Erfassungswiderstand 76 während Kurzschluß-Entladezuständen zu umgehen. Entladung tritt bei der bevorzugten Ausführung nur dann auf, wenn der Wechselstromadapter 20 ausgeschaltet und das Computersystem batterieversorgt ist.
Ein Paar parallele n-Kanal-Anreicherungs-FET-Leistungstransistoren 78 und 80 sind mit ihren Drain- und Source-Elektroden vom VBATTNEG-Eingang zur Einstellklemme des Reglers 73 geschaltet und liegen so parallel zum Strombegrenzer 72. Die Spannung am Drain wird als Vd und die Spannung an der Source als VS bezeichnet. Filterkondensatoren 102 und 112 sind jeweils von den Drain- und Source-Elektroden der Transistoren 78 und 80 nach Masse angeschlossen. Ein als Vg bezeichnetes Signal ist an die Gate-Elektroden der Transistoren 78 und 80 angelegt. Bei dieser Ausgestaltung werden, wenn der Pegel des Vg-Signals tief liegt, die Transistoren 78 und 80 abgeschaltet, so daß der effektive Widerstand zwischen der FET-Drain-Spannung Vd und der Source-Spannung Vs extrem hoch ist. Die FET-Transistoren erscheinen demzufolge für den Strombegrenzer 72 als offene Schaltungen. Deshalb muß der gesamte Ladestrom für die Ni-Cad- Batterie 28 durch den Strombegrenzer 72 hindurchtreten. Da der Strombegrenzer 72 so eingestellt ist, daß er bei der Erhaltungsladegröße begrenzt, definiert dieser Aus-Zustand die Erhaltungslade- oder Kleinlade-Betriebsart. Wenn ein Vg-Signal mit entsprechend hohem Pegel anliegt, schalten beide FET- Transistoren 78 und 80 ein, wodurch der Strombegrenzer wirksam umgangen oder parallelgeschlossen wird. Dieser Parallelschluß erlaubt es dem Wechselstromadapter 20, die Ni-Cad-Batterie 28 mit hoher Rate aufzuladen bis zu der Strom- oder Leistungsbegrenzung des Wechselstromadapters 20, oder läßt einen Niederspannungsabfall während der Batterie-Entladezustände zu. Wie bemerkt, ist die Strom- oder Leistungsbegrenzung des Wechselstromadapters 20 so festgesetzt&sub1; daß auch bei voller Zulieferung die Laderate der Ni-Cad-Batterie 28 innerhalb annehmbarer Grenzen liegt. Damit setzt die entsprechende Steuerung des Vg- Signalpegels Erhaltungslade- oder Schnellade-Betrieb fest.
Ein Temperaturfühler 82 überwacht die Temperatur der Ni-Cad- Batterie 28. Der Temperaturfühler 82 ist vorzugsweise in gutem Wärmekontakt mit der Ni-Cad-Batterie 28, damit der Temperaturfühler 82 zur Schadensverhinderung die Temperatur der Zellen genau bestimmen kann. Aus diesem Grund ist die Steuerung 26 vorzugsweise in der gleichen physikalischen Einheit enthalten, in der die Ni-Cad-Batterie 28 sitzt. Der Temperaturfühler 82 empfängt Leistung von den durch den Regler 54 entwickelten +10V und ergibt ein als Vo bezeichnetes Ausgangssignal. Der Wert des Signals Vo ist proportional zur Temperatur, um für Schutz- und Steuerzwecke einen Vergleich zu ermöglichen. Das Vo-Signal wird über einen Widerstand 84 mit Masse verbunden. Ein Widerstand 86 ist zwischen den Vo-Signal und einem als T bezeichneten Signal angeschlossen. Das T-Signal ist durch den Kondensator 88 an Masse angeschlossen. Damit ist das T-Signal eine gefilterte Version des Vo-Signals.
Ein Steuermodul 90 überwacht die Spannung, die Laderate und die Temperatur der Ni-Cad-Batterie 28 und gibt das Vg-Signal zum Steuern der FET-Transistoren 78 und 80 aus. Das Steuermodul 90 empfängt die Vd- und Vs-Pegelwerte durch Reihen-Schutzwiderstände 100 bzw. 110. In gleicher Weise gibt das Steuermodul 90 das Vg-Signal durch einen Reihenwiderstand 92 aus. Ein RESET- Eingang des Steuermoduls 90 ist mit dem invertierten Fehlerausgang des Spannungsreglers 54 verbunden, der während Anlaufzuständen oder anderen Bedingungen mit niedriger Ausgangsspannung tief liegt. Kondensatoren 134 und 136 sind zwischen den Eingängen TCAP2 und TCAP1 des Steuermoduls 90 und Masse angeschlossen, während ein Widerstand 132 zwischen dem TRES-Eingang und Masse angeschlossen ist, wobei ein Kondensator 138 zwischen dem TRES-Eingang und +10V angeschlossen ist. Die Kondensatoren 134 und 136 und der Widerstand 132 werden als Zeitgabe-Komponenten für einen Oszillator in dem Steuermodul 90 benutzt. Ein Stromversorgungs-Entkoppelkondensator 144 ist zwischen +10V und Masse angeschlossen, um Rauschen beim Steuermodul 90 zu entfernen. Der Steuermodul 90 empfängt das T- Signal, um eine Temperaturüberwachung zu ermöglichen.
Eine Reihe von vier Referenzspannungen wird zur Verwendung durch den Steuermodul 90 bei verschiedenen Vergleichen entwikkelt. Die Eingangssignale sind mit VREF4, VREF3, VREF2 und VREF1 bezeichnet. Jedes dieser Eingangssignale wird durch einen Kondensator 130, 124, 128 bzw. 126 zur Kontrolle des Rauschens mit Masse verbunden. Die aktuellen Spannungspegel werden durch die Reihenkombination von Widerständen 122, 120, 118, 116 und 114 entwickelt, die zwischen +10V und Masse angeschlossen sind. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 122 und 120 ist mit dem VREF4-Eingang verbunden, während die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 120 und 118 mit dem VREF2-Eingang verbunden ist. Die Verbindungsstelle der Widerstände 118 und 116 ist mit dem VREF1-Eingang verbunden, während die restliche Verbindung zwischen den Widerständen 116 und 114 mit dem VREF3- Eingang verbunden ist.
Die restlichen Eingänge für den Steuermodul 90 außer Leistung und Masse sind die Eingänge VBATT/5 und VD/5. Diese Signale werden benutzt, um die aktuelle Spannung der Ni-Cad-Batterie 28 zu bestimmen, um eine Überstrom-Bedingung zu verhindern, wenn die Spannung zu gering oder reversiert und nur eine Erhaltungsladung angemessen ist. Der VBATT/5-Eingang ist an der Verbindungsstelle der beiden Reihenwiderstände 94 und 96 angeschlossen, die zwischen dem Kollektor des Transistors 52 und Masse liegen. Ein Kondensator 98 liegt zur Rauschfilterung parallel zum Widerstand 96. Der VD/5-Eingang ist an der Verbindungsstelle der beiden Reihenwiderstände 104 und 106 angeschlossen, die zwischen Vd und Masse liegen. Ein Rauschkondensator 108 liegt parallel zum Widerstand 106.
Die Logik des Steuermoduls 90 ist in Fig. 3 gezeigt. Ein Komparator 160 vergleicht die Temperatur-Erfassungsspannung T mit der Referenzspannung VREF1. Der Pegel der Spannung VREF1 entspricht vorzugsweise einer Temperatur von 10º Celsius (C), wo daß das Ausgangssignal A tief gehalten wird, wenn die Batterietemperatur über 10ºC ansteigt und hoch gehalten wird, wenn die Temperatur unter 10ºC abfällt.
Ein Komparator 162 vergleicht die Temperatur-Erfassungsspannung T mit der Referenzspannung VREF2. Der Pegel der Spannung VREF2 entspricht vorzugsweise einer Temperatur von 40ºC, so daß das Ausgangssignal B hoch gehalten wird, wenn die Batterietemperatur unter 40ºC liegt und tief gehalten wird, wenn die Batterietemperatur über 40ºC ansteigt. Ein NOR-Glied 164 negiert das Signal B. Das A-Signal und das Ausgangssignal des NOR-Glieds 164 sind dann die Eingangssignale für ein NOR-Glied 166 mit zwei Eingängen. Das NOR-Glied 166 setzt so sein Ausgangssignal hoch, wenn die Batterietemperatur sich zwischen 10ºC und 40ºC befindet, was den zulässigen Temperaturbereich für Schnelladung der Ni-Cad-Batterie 28 bei der bevorzugten Ausführung entspricht.
Ein Komparator 168 vergleicht die Spannung VS, die von dem Vs- Signal eingegeben wird, mit der Referenzspannung VREF3, und setzt ihren Ausgang tief, wenn der Pegel der Spannung VS größer als die Referenzspannung VREF3 ist. Wie vorher angemerkt, ist die Spannung Vs proportional zu dem durch den Erfassungswiderstand 76 fließenden Ladestrom. So liegt die Spannung VS während Erhaltungsladung bei niedrigem Pegel, wird negativ während des Entladens und liegt während Schnelladung an einem hohen Pegel. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 168 tief gesetzt wird, zeigt dies an, daß die Batterie mit Schnelladerate geladen wird. Ein Verzögerungsgerät 178 ist mit dem Ausgang des Komparators 168 verbunden und gibt ein als C bezeichnetes Signal aus. Das C-Signal ist so eine verzögerte Version des Ausgangssignals des Komparators 168. Das Verzögerungsgerät 178 empfängt ein als OSZ bezeichnetes Signal von einem Oszillator 176. Das OSZ-Signal wird zum Erzeugen der Verzögerung benutzt. Das C- Signal wird als ein Eingangssignal an ein XOR-Glied 170 mit zwei Eingängen und an den D-Eingang eines D-Flip-Flops 174 angelegt. Das zweite Eingangssignal an das XOR-Glied 170 wird durch den Q-Ausgang des Flip-Flops 174 geschaffen und ist ein als DC bezeichnetes Signal. Das Flip-Flop 174 wird benutzt, um eine Verzögerung für den Erfassungsspannungsvergleich zu schaffen, um zu verhindern, daß Stromversorgungs-Steilflanken, wie sie beim Abschalten des Computersystems oder bestimmter Komponenten entwickelt werden, fälschlich einen Niedrigstromzustand bezeichnen. Das Ausgangssignal des XOR-Glieds 170 wird als ein Eingang an ein NAND-Glied 172 mit zwei Eingängen angelegt. Der zweite Eingang des NAND-Gliedes 172 wird durch das RESET-Signal geschaffen, welches das invertierte Fehlersignal vom Spannungsregler 54 ist. Das Ausgangssignal des NAND- Gliedes 172 wird zum Löscheingang des Oszillators 176 geleitet. Der Takteingang des Flip-Flops 174 ist mit dem TKT-Signal- Ausgang des Oszillators 176 verbunden.
Die Verzögerungszeit zwischen dem Eingangssignal C des Flip- Flops 174 und seinem Ausgangssignal DC wird bestimmt durch den Oszillator 176, den an dem TCAP1-Eingang angeschlossenen externen Kondensator 136 und den an dem TRES-Eingang des Oszillators 176 angeschlossenen externen Widerstand 132. Wenn das Signal C gleich dem Signal DC ist, wird das XOR-Glied 170 seinen Ausgang tief setzen, wodurch das NAND-Glied 172 veranlaßt wird, seinen Ausgang hoch zu setzen, und so wird der Löscheingang am Oszillator 176 hoch sein. Das läßt den Oszillator 176 seinen Eingangskondensator 136 an Masse kurzschließen. Das Ausgangssignal TKT des Oszillators 176, das durch die Spannung über dem Kondensator 136 bestmimt wird, wird deswegen tief gesetzt. Wenn das Signal C sich dann so ändert, daß es nicht gleich dem Signal DC ist, behauptet das XOR-Glied 170 seinen Ausgang hoch und unter der Annahme, daß das RESET-Signal ebenfalls hoch ist, behauptet das NAND-Glied 172 sein Signal tief, wodurch auch der Löscheingang des Oszillators 176 tief gesetzt wird. Der Oszillator 176 lädt dann den Kondensator 136 über den Widerstand 132 auf. Die Zeit, die die Spannung über dem Kondensator 136 braucht, um von tief zu hoch anzusteigen, hängt von den Werten des Widerstandes 132 und des Kondensators 136 ab, und die Zeit sollte vorzugsweise im Bereich von 1 bis 6 s liegen. Das TKT-Ausgangssignal des Oszillators 176 wird so ansteigen, wodurch der Takteingang des Flip-Flops 174 entsprechend zum Anstieg gebracht wird. Wenn der Takteingang des Flip-Flops 174 einen hohen Pegel erreicht, wird das Flip-Flop 174 sein Signal am C-Eingang an den DC-Ausgang übertragen, so daß die Signale gleich werden. Das XOR-Glied 170 wird dann sein Ausgangssignal tief setzen, wodurch das NAND- Glied 172 veranlaßt wird, seinen Ausgang hoch zu setzen, was wiederum den Oszillator 176 dazu bringt, den Kondensator 136 nach Masse kurz zu schließen. Das Ausgangssignal TKT wird deshalb tief gehen und den Takteingang des Flip-Flops 174 ebenfalls tief gehen lassen. Deshalb wird das Signal C nach einer Verzögerung von 1 bis 6 s zum Signalausgang DC übertragen.
Der Oszillator 176 erzeugt einen freilaufenden Zeitgabetakt, der als das OSZ-Signal zeichnet und an das Verzögerungsgerät 178 ausgegeben wird. Ein externer Kondensator 134 ist zwischen dem TCAP2-Eingang des Oszillators 176 und Masse angeschlossen. Die Frequenz des OSZ-Signals wird durch den Widerstand 132 und den Kondensator 134 bestimmt. Der Widerstand 132 und der Kondensator 134 sollten vorzugsweise so gewählt werden, daß die Frequenz des Signals OSZ zwischen 200 Hz und 2 kHz liegt.
Ein NOR-Glied 180 mit zwei Eingängen empfängt als Eingangssignale das Hochtemperatursignal B und das durch das Flip-Flop 174 ausgegebene verzögerte Schnelladesignal DC. Damit wird das Ausgangssignal des NCR-Gliedes 180 hoch, wenn die Batterietemperatur über 40ºC liegt und die Batterie 28 mit Schnelladung geladen wird. Das ist ein Anzeichen, daß die Batterie 28 vollständig geladen ist und der Ladebetrieb von Schnell- auf Erhaltungsladung geändert werden sollte. Ein Paar NOR-Glieder 182 und 184 mit zwei Eingängen ist als ein S-R-Zwischenspeicher ausgelegt. Das Ausgangssignal des NCR-Gliedes 180 wird als ein Eingangssignal an das NCR-Glied 182 angelegt, während der andere Eingang an dem Ausgang des NCR-Gliedes 184 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des NCR-Gliedes 184 wird als das E- Signal bezeichnet. Das Ausgangssignal des NCR-Gliedes 182 ist als ein Eingangssignal für das NCR-Glied 184 angelegt. Das zweite Eingangssignal wird geschaffen durch das Ausgangssignal eines ODER-Gliedes 196 mit zwei Eingängen. Wenn das Ausgangssignal des NCR-Gliedes 180 hoch wird, was anzeigt, daß es Zeit ist, in die Erhaltungsladung überzugehen, wird der durch die NOR-Glieder 182 und 184 gebildete S-R-Zwischenspeicher gesetzt und das E-Signal wird hoch, während das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 196 während Ladevorgängen tief ist.
Ein Komparator 186 vergleicht die FET-Drain-Spannung Vd, die als VD angelegt wird, mit der Referenzspannung VREF1. Das als D bezeichnete Ausgangssignal wird tief gehalten, wenn die Spannung VD größer als der Referenzspannungswert VREF1 ist, was anzeigt, daß die Ni-Cad-Batterie 28 im Langsambetrieb geladen wird. Wenn die FET-Transistoren 78 und 80 eingeschaltet werden, oder die Batterie 28 entlädt, fällt der Pegel der Spannung VD unter den Pegel der Referenzspannung VREF1 ab und das D-Signal wird hochgesetzt. Eine Diode 188 und eine Zenerdiode 190 sind zwischen dem VD-Eingang und Masse geschaltet, um den Steuermodul 90 durch Klemmen des VD-Eingangs an einen entsprechenden Pegel zu schützen, wenn eine tiefentladene Ni-Cad-Batterie 28 zwischen VIN und VBATTNEG gesetzt wird.
Die C- und D-Signale sind die beiden Eingangssignale für ein UND-Glied 192 mit zwei Eingängen. Das Ausgangssignal des UND- Gliedes 192 ist deshalb hoch, wenn die Batterie 28 überhaupt nicht geladen oder wenn sie entladen wird. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 192 wird an einen Eingang des ODER-Gliedes 196 angelegt. An den zweiten Eingang des ODER-Gliedes 196 wird das Ausgangssignal eines Inverters 194 angelegt. Das RESET-Signal wird an den Eingang des Inverters 194 angeschlossen. So wird das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 196 hoch, wenn ein Rücksetzen angezeigt wird oder wenn die Batterie 28 nicht im Schnellbetrieb oder oder im Ladeerhaltungsbetrieb geladen wird. Da der Wechselstromadapter 20 vorzugsweise immer ausreichend Strom abgibt, um die Batterie 28 zu laden, wenn er aktiv ist, bezeichnet dieses Ausschließen von Schnell- und Erhaltungsladen einen batterie-versorgten Betrieb, so daß eine Entladung auftritt, und es angemessen sein kann, die Batterie 28 mit Schnelladung zu laden, wenn der Wechselstromadapter 20 als das nächste Mal aktiv wird, und es angemessen ist, die Transistoren 78 und 80 einzuschalten, um während des Entladens einen niedrigen Spannungsabfall zuzulassen. So löscht das Hochpegelsignal vom ODER-Glied 196 den durch die NOR-Glieder 182 und 184 gebildeten S-R-Zwischenspeicher.
Ein NOR-Glied 198 mit zwei Eingängen empfängt als Eingangssignale die Ausgangssignale des NOR-Gliedes 166 und des ODER- Gliedes 196. Das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 198 bezeichnet, wenn es tief ist, daß die Batterietemperatur für Schnelladung annehmbar ist oder die Batterie 28 nicht geladen wird.
Ein Differenzverstärker 200 subtrahiert die unterteilte Drain- Spannung VD/5 von der geteilten Batteriespannung VBATT/5. Die Differenz zwischen den Spannungen VBATT/5 und VD/5 stellt die durch fünf geteilte Batteriespannung dar. Diese Differenzspannung wird dann durch einen Komparator 202 mit der Referenzspannung VREF4 verglichen. Das Ausgangssignal des Komparators 202 wird hoch gesetzt, wenn die Differenz zwischen den Spannungen VBATT5 und VD/5 kleiner als die Spannungsreferenz VREF4 ist, was bedeutet, daß die Batteriespannung zu gering ist. Dadurch wird verhindert, daß eine tiefentladene Batterie 28 durch Ausnutzen aller Leistung vom Wechselstromadapter 20 das Computersystem zum Abfall bringt, wobei der Computer 24 dann eine Niedrigspannungs-Bedingung sieht und so möglicherweise versagt. Durch Erfassen dieser Tiefspannung der Batterie 28 kann ein Erhaltungsladebetrieb benutzt werden, bis die Batterie 28 auf einem Pegel ist, bei dem eine Schnelladung benutzt werden kann, ohne möglicherweise die Betriebsvorgänge des Computers 24 zu stören.
Ein ODER-Glied 204 mit drei Eingängen erhält als Eingangssignale das Ausgangssignal des Inverters 194, das des Komparators 202 und das E-Signal. Damit wird das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 204 hoch, wenn eine der folgenden Bedingungen zutrifft: (1) die Batterie 28 hat Schnelladung beendet; (2) das RESET-Signal geht tief; oder (3) die Batteriespannung ist zu gering.
Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 204 ist ein Eingangssignal für ein NOR-Glied 206 mit zwei Eingängen. Der zweite Eingang ist an dem Ausgang des NOR-Gliedes 198 angeschlossen. Das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 206 ist das Vg-Signal, das an die FET-Leistungstransistoren 78 und 80 als das Vg-Signal ausgegeben wird, welches die Aktivierung der FET-Leistungstransistoren 78 und 80 steuert. Deshalb ist das VG-Signal hoch, was eine Schnelladung oder einen Entladebetrieb anzeigt, wenn das Signal E tief ist, die Batterietemperatur sich im richtigen Bereich befindet, die Batteriespannung nicht zu gering ist und der Spannungsregler 54 keinen Fehlerzustand anzeigt.
Ein Beispiel des Ladezyklus kann ein besseres Verständnis des Betriebs der Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 ermöglichen. Der Wechselstromadapter 20 gibt Strom an den Computer 24 ab. Der Computer 24 behauptet dann das STANDBY-Signal tief, wodurch der PNP-Durchlaßtransistor 52 angeschaltet wird, was zuläßt, daß der Wechselstromadapter 20 die Laderatensteuerung 26 für die Ni-Cad-Batterie mit Strom versorgt. Wenn das erste Mal Strom angelegt wird, hält der Spannungsregler 54 den FEHLER-Ausgang tief, wodurch der RESET-Eingang zum Steuermodul 90 tief gehalten wird. Das Ausgangssignal des Inverters 190 wird so hoch gehalten, was das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 204 hoch hält und das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 206 tief hält. Die Ausgangsspannung VG wird deshalb während dieses Einschaltzeitraums tief gehalten. Das Ausgangssignal des ODER- Gliedes 126 ist hoch, wodurch das NOR-Glied 184 veranlaßt wird, sein Ausgangssignal E tief zu setzen.
Die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 54 wird ggf. auf +10V stabilisiert, und der Spannungsregler 54 wird dann sein FEHLER- Ausgangssignal hoch behaupten. Der RESET-Eingang des Steuermoduls 90 wird so hoch gehalten, was den Inverter 194 zwingt, sein Ausgangssignal tief zu halten. Wenn die Spannung der Ni- Cad-Batterie hoch genug ist, wird die Spannung VBATT/5 minus Spannung VD/5 größer als die Referenzspannung VREF4, und der Komparator 202 setzt sein Ausgangssignal tief. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 204 wird so tief gesetzt. Wenn die Temperatur der Ni-Cad-Batterie 28 größer als 10ºC, jedoch geringer als 40ºC ist, wird das Signal A tief und das Signal B hoch sein. Das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 166 wird deshalb hoch sein, was das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 198 veranlaßt, tief zu setzen. Alle diese Bedingungen lassen das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 206 hoch sein, was bedeutet, daß die Ausgangsspannung VG hoch ist und eine Schnelladung erfolgen kann.
Falls die Batterie 28 tiefentladen ist, wird, wenn der Computer 24 eingeschaltet wird und die Ni-Cad-Batterie-Laderatensteuerung 26 das Eintreten einer Schnelladung zuläßt, der größte Teil oder der gesamte durch den Wechselstromadapter 20 zugeführte Strom zum Laden der Batterie 28 abgeleitet, so daß keine Leistung für den Computer 24 übrig bleibt. Die Laderatensteuerung 26 verhindert, daß diese Situation auftritt. Die Spannung über der Batterie 28 wird, wenn sie tiefentladen ist, niedrig sein, so daß der Spannungspegel VBATTNEG und die Spannung Vd hoch wird. Der VD-Eingang am Steuermodul 90 wird ebenfalls hoch, wird jedoch durch die Diode 188 und die Zenerdiode 190 auf 6V geklemmt. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 200 ist dann niedriger als die Spannungsreferenz VREF4, da VD/5, abgezogen von VBATT/5, eine niedere Spannung ergibt. Der Komparator 202 wird sich damit selbst hoch behaupten, und das zwingt das Ausgangssignal VG tief, so daß Schnell- Ladung gesperrt wird. Die Ni-Cad-Batterie 28 wird so nur mit Erhaltungsladung betrieben, bis ihre Spannung auf einen annehmbaren Wert für Schnelladung ansteigt. Sobald die Spannung der Batterie 28 diesen Pegel erreicht, wird der Komparator 202 sein Ausgangssignal tief setzen, was das Auftreten einer Schnelladung zuläßt.
Wenn die Spannung VG hoch ist, sind die FET-Leistungstransistoren 78 und 80 eingeschaltet, wodurch die Spannung VD kleiner als die Referenzspannung VREF1 gemacht wird. Das Ausgangssignal D des Komparators 186 wird hoch gesetzt. Wenn die Batterie 28 schnell geladen wird, wird die Spannung VS größer als die Referenzspannung VREF3, und das Ausgangssignal des Komparators 168 wird tief behauptet. Das Verzögerungsgerät 178 wird deshalb das Signal C tief behaupten, und nach einer Verzögerung von 1-6 s wird das Flip-Flop 174 das Signal DC in Anpassung an das Signal C tief setzen. Bei Schnelladung beginnt die Temperatur der Batterie 28 anzusteigen. Solange die Batterietemperatur unter 40ºC liegt, wird das Signal B hoch behauptet. Sobald die Batterietemperatur höher als 40ºC wird, steigt das Spannungssignal T über die Referenzspannung VREF2 an, und der Komparator 162 setzt das Signal B tief. Das ODER-Glied 180 setzt dann seinen Ausgang hoch, was das NOR-Glied 182 veranlaßt, seinen Ausgang tief zu setzen, so daß der durch die NOR-Glieder 182 und 184 gebildete S-R-Zwischenspeicher dazu gebracht wird, das Signal E hoch zu setzen. Wenn das Signal E hoch geht, geht die Ausgangsspannung VG tief, und dies sperrt den Schnelladebetrieb.
Wenn die Batterie 28 mehr als 40ºC hat und der Wechselstromadapter 20 angeschlossen ist, ist das Signal VG tief. Das Signal VG bleibt tief, bis die Temperatur wieder unter 40ºC ist, und zu dieser Zeit geht das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 166 hoch, was das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 198 dazu bringt, tief zu gehen und zuzulassen, daß das VG-Signal hoch geht, falls das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 204 tief ist. Wenn so ein Wechselstromadapter 20 an einer mit Übertemperatur behafteten Batterie 28 angeschlossen ist, wird die Batterie 28 auf Erhaltungsladung gesetzt, bis ihre Temperatur in den zulässigen Schnellade-Temperaturbereich abfällt, und zu diesem Zeitpunkt beginnt Schnelladung.
Das Verzögerungsgerät 178 verhindert einen Zeitwettlaufzustand zwischen Signal C und D beim Ändern des Betriebs von Schnelladung zu Langsamladung. Während der Schnelladung ist Signal D hoch und Signal C tief. Ein Erzwingen der Spannung VG nach tief schaltet die FET-Transistoren 78 und 80 ab, wodurch die Spannung Vd und VD hoch und die Spannungen Vs und VS tief gehen. Das läßt evtl. Signal D hoch und C tief gehen. Wenn Signal C hoch gehen könnte, bevor Signal D tief geht, wird das UND-Glied 192 zeitweilig seinen Ausgang hoch setzen, was das ODER-Glied 196 veranlaßt, seinen Ausgang hoch zu setzen, wodurch wiederum das NOR-Glied 184 sein Ausgangssignal E tief setzt und der S-R- Zwischenspeicher zurückgesetzt wird. Wenn Signal E tief geht, wird die Ausgangsspannung VG wiederum hoch behauptet. Wenn schließlich das Signal D tief geht, wird deshalb das NOR-Glied 198 seinen Ausgang hoch setzen, was die Ausgangsspannung VG tief gehen läßt. Die Spannung VG würde so hin- und herschwingen, bis das gesamte System stabilisiert ist. Dieser Wettlauf zustand wird verhindert durch Verzögerung des Signals C mit dem Verzögerungsgerät 178, wodurch das Signal D am Eingang des UND-Gliedes 192 tief gehen kann, bevor das Signal C ansteigt. Das Verzögerungsgerät 178 schafft eine ausreichende Verzögerungszeit, um diese Wettlaufbedingung zu verhindern. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 192 bleibt so tief, was das Signal E daran hindert, von hoch zu tief zurückgestellt zu werden, was wiederum das Schwingen des Ausgangssignals VG verhindert.
Die Ni-Cad-Batterie 28 ist nun im Erhaltungsladebetrieb, bis das Signal E wieder tief gesetzt wird, unter der Annahme, daß die Spannung der Batterie 28 nicht zu tief abfällt und der RESET-Eingang nicht tief gezogen ist. Die Laderatensteuerung 26 für die Ni-Cad-Batterie wird beim Erhaltungsladebetrieb bleiben, bis entweder das RESET-Signal tief gesetzt wird, oder die Batterie 28 entladen wird. Wenn die Batterie 28 und die Steuerung 26 von dem Computer 24 abgenommen wird oder wenn der Computer 24 sein STANDBY-Signal hoch und dann wieder tief setzt, wird die sich ergebende Leistungsabschaltefolge den Spannungsregler 54 dazu bringen, sein Ausgangssignal FEHLER tief zu setzen, und so das RESET-Signal tief zu ziehen. Wenn bei der bevorzugten Ausführung Wechselspannungsleistung 22 verfügbar ist, kann der Wechselspannungsadapter 20 jederzeit ausreichend Strom dem Computer 24 und unter allen Bedingungen zur Verfügung stellen, so daß die Ni-Cad-Batterie 28 nicht entladen wird.
Wenn keine Wechselspannungsleistung 22 verfügbar ist, gibt die Ni-Cad-Batterie 28 Strom an den Computer 24 ab. Wenn der Computer 24 nicht im Kleinleistungsbetrieb ist, ist die Steuerung 26 aktiv. Der Ausgang des UND-Gliedes 192 liegt hoch, was Entladebetrieb anzeigt, so daß das Signal E tief ist. Unter der Annahme, daß die Batteriespannung nicht zu weit abgesunken ist, und keine Fehlerbedingungen auftreten, wird das VG-Signal hoch sein, was die Transistoren 78 und 80 freigibt. So werden die Transistoren 78 und 80 während des Entladens angeschaltet, um einen Pfad mit niedrigem Widerstand und damit niedrigem Spannungsabfall zu schaffen.
Wenn der Wechselspannungsadapter 20 von der Wechselspannungsquelle 22 abgezogen wird, behauptet der Computer 24 das STAND- BY-Signal tief, bis eine Inaktivität des Systems anzeigt, daß in den Niedrigleistungsbetrieb eingetreten werden sollte. Wenn der Computer 24 in den Niedrigleistungsbetrieb eintritt, wird das STANDBY-Signal hoch gesetzt, was die Schaltung der Laderatensteuerung 26 für die Ni-Cad-Batterie so sperrt, daß sie keine Leistung verbraucht.
Die vorstehende Offenbarung und Beschreibung der Erfindung sind für diese erläuternd und erklärend, und verschiedene Änderungen der Größe, der Form, von Materialien, Bestandteilen, Schaltungselementen, Verdrahtungsverbindungen und Kontakten wie auch in den Einzelheiten der dargestellten Schaltung und des Aufbaus können vorgenommen werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die Ansprüche bestimmt ist.

Claims

1. Schaltung (26) zum Laden und Entladen einer Batterie (28), mit:

Mittel (82) zum Überwachen der Batterietemperatur;

Mittel (54) zum Überwachen der Batteriespannung; und einem Transistor (78, 80), mit einer Eingangsklemme, einer Ausgangsklemme und einer Steuerklemme;

Konstant-Erhaltungsladestrom-Begrenzungsmittel (72), das in dem Ladeweg der Batterie angeschlossen ist, wobei die Eingangs- und Ausgangsklemmen des Transistors (78, 80) mit dem Konstant-Erhaltungsladestrom-Begrenzungsmittel so verbunden sind, daß sie dazu parallel liegen;

Mittel (76) zum Überwachen des Batterieladestroms, das in Reihe mit dem Strombegrenzungsmittel (72) und dem Transistor (78, 80) geschaltet ist;

eine Kurzschlußentladungs-Umgehungsdiode (146), die parallel mit dem Ladestromüberwachungsmittel (76) und dem Konstant-Erhaltungsladestrom-Begrenzungsmittel (72) geschaltet ist, um Strom fließen zu lassen, wenn die Batterie entlädt; und

an der Transistorsteuerklemme, dem Batterietemperatur-Überwachungsmittel, dem Batteriespannungs-Überwachungsmittel und dem Batterieladestrom-Überwachungsmittel angeschlossenes Mittel (90) zum Anlegen eines Signals an die Transistorsteuerklemme zum Anschalten des Transistors und dadurch Kurzschließen des Erhaltungsladestrom-Begrenzungsmittels und Schaffen eines höheren Ladestroms für eine Schnelladerate für die Batterie, wenn die Batterie entladen wurde, die Batterietemperatur sich innerhalb zulässiger Grenzen befindet, die Batterie lädt und die Batteriespannung sich über einem vorgegebenen Pegel befindet, und zum Abschalten des Transistors, falls der Transistor eingeschaltet wurde und die Batterietemperatur einen vorgegebenen Pegel überschreitet, wodurch das Konstant-Erhaltungsladestrom-Begrenzungsmittel den Ladestrom auf einen niedrigeren Wert begrenzt für eine langsamere Ladungsrate bei konstantem Strom.

2. Schaltung (26) nach Anspruch 1, bei der die Batterie eine Nickel-Cadmium-Batterie ist.

3. Schaltung (26) nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Überwachen der Batterietemperatur Mittel zum Wandeln der Batterietemperatur in ein Spannungssignal (T) mit einem für die Batterietemperatur bezeichnenden Pegel enthält.

4. Schaltung (26) nach Anspruch 3, bei der das Mittel zum Wandeln der Batterietemperatur in das Spannungssignal einen Temperaturfühler (82) in gutem elektrsichen Kontakt mit der Batterie umfaßt und der Temperaturfühler eine Ausgangsklemme (VO) besitzt, welche das Spannungssignal ausgibt.

5. Schaltung (26) nach Anspruch 3 oder 4, die weiter umfaßt:

Mittel (114-120) zum Erzeugen einer Vielzahl von Referenzspannungen, und

bei der das ein Signal für die Transistor-Steuerklemme schaffende Mittel enthält:

Mittel (160) zum Vergleichen des Spannungssignals (T) von dem Batterietemperatur/Spannungs-Wandlermittel mit einer ersten Referenzspannung (VREF1), wobei die erste Referenzspannung einen Pegel besitzt, der einer niedrigen Batterietemperatur entspricht, zum Schaffen eines für niedrige Batterietemperatur bezeichnenden Signals;

Mittel (162) zum Vergleichen des Spannungssignals (T) von dem Batterietemperatur/Spannungs-Wandlermittel mit einer zweiten Referenzspannung (VREF2), wobei die zweite Referenzspannung einen Pegel besitzt, der einer hohen Batterietemperatur entspricht, zum Schaffen eines für hohe Batterietemperatur bezeichnenden Signals; und

an dem Signal für tiefe Batterietemperatur und dem Signal für hohe Batterietemperatur angeschlossenes Mittel (164, 166) zum Schaffen eines für den zulässigen Temperaturbereich zwischen der tiefen und der hohen Batterietemperatur bezeichnenden Signals.

6. Schaltung (26) nach Anspruch 5, bei der das Vergleichermittel (160) für tiefe Batterietemperatur einen ersten Komparator mit zwei Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemme umfaßt, wobei die erste Referenzspannung an eine der beiden Eingangsklemmen und das Spannungssignal an die andere der beiden Klemmen angelegt ist,

bei der das Vergleichermittel (162) für hohe Batterietemperatur einen zweiten Komparator mit zwei Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemme umfaßt, wobei die zweite Referenzspannung an eine der beiden Eingangsklemmen und das Spannungssignal an die andere der beiden Eingangsklemmen angelegt ist; und

bei der das Mittel (164, 166) für zulässigen Temperaturbereich ein Glied (166) mit zwei Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemme umfaßt, die Ausgangsklemme des ersten Komparators mit der einen Eingangsklemme des Gliedes und die Ausgangsklemme des zweiten Komparators mit der anderen Eingangsklemme des Gliedes verbunden ist, und die Ausgangsklemme des Gliedes ein für den zulässigen Temperaturbereich bezeichnendes Signal schafft.

7. Schaltung (26) nach Anspruch 5 oder 6, bei der das Mittel zum Schaffen des Transistor-Steuerklemmensignals weiter Mittel (168-178) zum Erfassen eines Fehlerzustandes und zum Abschalten des Transistors (78, 80) während des Fehlerzustandes enthält.

8. Schaltung (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Mittel (90) zum Schaffen des Transistor-Steuerklemmensignals weiter Mittel (174) enthält, um den Transistor abgeschaltet zu halten, nachdem der Transistor angeschaltet wurde und die Batterietemperatur die vorgegebene Grenze überschritten hat, bis ein Fehlerzustand auftritt oder die Batterie entladen wird.

9. Schaltung (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Mittel zum Überwachen des Batterieladestroms einen in Reihe in dem Batterieladepfad geschalteten Widerstand (74) und Mittel (73) zum Erfassen der Spannung über dem Widerstand enthält.

10. Schaltung (26) nach Anspruch 9, bei der der Widerstand zwischen dem Konstant-Erhaltungsladestrom-Begrenzungsmittel (72) und Masse geschaltet ist.

11. Schaltung (26) nach Anspruch 9 oder 10 mit Mitteln (168) zum Vergleichen der Spannung über dem Widerstand mit einer dritten Referenzspannung (VREF3), wobei die Referenzspannung einem vorgegebenen, für eine Schnelladungsrate bezeichnenden Strom entspricht, und zum Schaffen eines für Schnelladung bezeichnenden Signals.

12. Schaltung (26) nach Anspruch 11, bei der das Vergleichermittel einen Komparator (168) mit zwei Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemme umfaßt, die Referenzspannung an einer der beiden Eingangsklemmen und die Widerstandsspannung an der anderen der beiden Eingangsklemmen angeschlossen ist, und die Ausgangsklemme ein für Schnelladung bezeichnendes Signal schafft.

13. Schaltung (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der das Konstant-Erhaltungsladestrom-Begrenzungsmittel (72) einen Widerstand (72) und einen Spannungsregler (73) umfaßt mit einer Eingangsklemme (VI), einer Ausgangsklemme (VC) und einer Einstellklemme (ADS), der Widerstand zwischen der Einstellklemme und der Ausgangsklemme angeschlossen ist und die Eingangsklemme und die Einstellklemme in Reihe in dem Batterieladepfad geschaltet sind.

14. Schaltung (26) nach Anspruch 13, bei der die Regler-Eingangsklemme (VI) an der negativen Klemme der Batterie (VBATTNEG) und die Regler-Einstellklemme (ADS) an dem Mittel zum Überwachen des Batterieladestroms (76) angeschlossen ist.

15. Schaltung (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der der Transistor (78, 80) ein Feldeffekt-Transistor (FET) ist mit einem Drain-Anschluß als Eingangsklemme, einem Source-Anschluß als Ausgangsklemme und einem Gate-Anschluß als Steuerklemme.

16. Schaltung (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, welche umfaßt zwei Feldeffekt-Transistoren (78, 80) jeweils mit einem Drain-Anschluß als Eingangsklemme, einem Source- Anschluß als Ausgangsklemme und einem Gate-Anschluß als Steuerklemme, so daß die FETS zueinander parallel geschaltet sind.

17. Schaltung (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit Mitteln (200, 202) zum Vergleichen der Batteriespannung mit einer vierten Referenzspannung (VREF4), welche Referenzspannung einer Batteriespannung unter einem vorgegebenen zulässigen Pegel entspricht, und zum Schaffen eines für Batterie-Niedrigspannung bezeichnenden Signals.

18. Schaltung (26) nach Anspruch 17, bei der das Batteriespannungs-Überwachungsmittel weiter Mittel (104-108) zum Untersetzen der Batteriespannung enthält, und bei der das Vergleichermittel (200, 202) einen Komparator (202) mit zwei Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemme umfaßt, die Referenzspannung an einer der beiden Eingangsklemmen und die untersetzte Batteriespannung an der anderen der beiden Eingangsklemmen angeschlossen ist, und die Ausgangsklemme das Niedrigspannungssignal schafft.

19. System zum Aufladen einer Batterie (28), welches umfaßt: Mittel (20, 22) zum Bereitstellen von Strom zum Aufladen der Batterie; und

eine einzelne physikalische Einheit, die entfernbar an dem Stromabgabemittel angeschlossen ist, welche Einheit umfaßt:

die Batterie (28), und

eine Schaltung (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 18.

20. System nach Anspruch 19, bei dem das Strombereitstellmittel eine positive Klemme und eine negative Klemme enthält und die einzelne physikalische Einheit eine positive Klemme und eine negative Klemme enthält, wobei die positive und die negative Klemme der einzelnen physikalischen Einheit jeweils lösbar mit der positiven bzw. mit der negativen Klemme des Strombereitstellmittels verbunden ist.

21. System nach Anspruch 20, bei dem die Batterie eine mit der positiven Klemme der einzelnen physikalischen Einheit angeschlossene positive Klemme und eine negative Klemme enthält, und bei dem die Ladungsratensteuerung eine mit der positiven Klemme der einzelnen physikalischen Einheit verbundene positive Klemme, eine mit der negativen Klemme der physikalischen Einheit verbundene negative Klemme und eine mit der negativen Batterieklemme der Batterie verbundene Ladungspfadklemme enthält.