DE2829038A1

DE2829038A1 - Vorrichtung zur anzeige des ladezustands einer batterie

Info

Publication number: DE2829038A1
Application number: DE19782829038
Authority: DE
Inventors: Michael William Lowndes; Maurice James Wright
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-07-01
Publication date: 1979-01-11
Also published as: JPS6223263B2; IT1096888B; FR2396309B1; BR7804194A; US4325010A; JPS5441426A; FR2396309A1; IT7825200A0

Description

Lucas Industries Limited

Great King Stree-t

(xB-Birmingham 30. Juni 1978

Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit Batterieantrieb, mittels derer der Fahrer die verbleibende Ladung in der Batterie genau überwachen kann.

Obgleich verschiedene Arten von Batterieladeanzeigern bekannt sind, haftetihnen der Fachteil an, daß sie für eine genaue Überwachung unbrauchbar sind, was von der Art und Weise herrührt, in der die Batteriespannung entsprechend dem Strom schwankt, der der Batterie in irgendeinem Augenblick entzogen wird uder zur Batterie zurückfließt.

Allgemein besteht die Erfindung in einer Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie, die gekennzeichnet ist durch zwei Anschlüsse, die mit den entgegengesetzten Polen einer zu überwachenden Batterie verbunden sind, auf einen bestimmten Batteriestromzustand ansprechende Mittel, Mittel zur Messung der Spannung an den Anschlüssen und durch die Mittel zur Messung der Spannung bedienbare Anzeigemittel, wobei die Mittel zur Messung der Spannung durch die auf einen bestimmten Batteriestromzustand ansprechenden Mittel so geschaltet werden, daß die Mittel

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zur Messung der Spannung die Anzeigemittel nur dann bedienen, wenn der spezielle Batteriestromzustand vorliegt.

Der in Frage stehende spezielle Batteriestromzustand kann das Aufhören eines Fließens von Batteriestrom zu einer last sein, "beispielsweise zu einem Fahrzeugfahrmotor. Speziell können die auf einen "bestimmten Batteriestromzustand ansprechenden Mittel Zeitge"bermittel aufweisen, die einen die Mittel zur Messung der Spannung einschaltenden Ausgang während einer ersten "bestimmten Zeitdauer erzeugen, der um eine zweite "bestimmte Zeitdauer vom Aufhören des Stroms von der Batterie zum Motor an verzögert wird.

Wenn die Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie einen Teil eines Motorregelsystems für ein "batteriebetriebenes Fahrzeug bildet, können verschiedene bereits vorhandene !eile des Regelsystems benutzt werden, um als die Mittel zu fungieren, die auf einen bestimmten Batteriezustand ansprechen. Beispielsweise ist schon vorgeschlagen worden, verschiedene Relais- oder Kontaktgeberkreise zu benutzen, um die Anschlußart des Motors an die Batterie zu bestimmen, wobei eine Stromverriegelung vorgesehen ist, um ein Öffnen eines Eontaktgebers zu verhindern, der Motorstrom führt, bis dieser Strom auf einen Sollwert abgefallen ist; wenn ein spezieller Kontaktgeber eine Zeitlang geschlossen worden ist und dann öffnen kann, zeigt dieses Öffnen an, daß ein bestimmter Batteriestromzustand im Moment des üffnens herrscht. Das Verschwinden eineer Treibspannung an der Wicklung des Kontaktgebers zeigt also an, daß dieser Zustand im Moment eines solchen Verschwindens herrscht.

Alternativ kann, anstatt sich auf die Kontakt geber-Steuerkreise zu verlassen, das Aufhören des Batteriestroms getrennt festgestellt werden, und in diesem Fall kann der Schaltkreis

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einen Verzögerungskreis enthalten, der einen Ausgang nach einer bestimmten Verzögerung erzeugt, beginnend mit der Feststellung des Aufhörens des Stroms.

Vorzugsweise weisen die Anzeigemittel eine Speichereinrichtung auf, die den Ausgang der Mittel zur Messung der Spannung zwischen sukzessiven Meßmomenten speichern kann. Die Anzeigemittel können ein Meßgerät aufweisen, das ständig die Größe des Signals anzeigt, das in der Speichereinrichtung gespeichert ist.

Zweckmäßigerweise weist die Verbindung von den Mitteln zur Messung der Spannung zu der Speichereinrichtung eine gerichtete Stromdurchflußeinrichtung auf, derart, daß das dort gespeicherte Signal nicht durch sukzessive Meßvorgänge vergrößert werden kann. Diese Vorkehrung stellt sicher, daß eine falsche Hochanzeige nicht erhalten wird, wenn eine Messung erfolgt, die einer Periode sehr geringen Stromverbrauchs folgt.

Wenn eine solche gerichtete Stromdurchflußeinrichtung eingebaut ist, können Mittel zum Einführen eines Anfangssignals zur Speichereinrichtung vorgesehen sein, das die Batteriespannung beim Einschalten wiedergibt.

Die Erfindung besteht ferner in einer Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie, die gekennzeichnet ist durch die Kombination zweier Anschlüsse zur Verbindung mit entgegengesetzten Polen einer zu überwachenden Batterie, eines Spannungsmeßkreises, der so geschaltet ist, daß er einen von der Spannung an den Anschlüssen abhängigen Ausgang liefert, einer Speichereinrichtung, Mitteln tür Verbindung der Speichereinrichtung mit dem Spannungsmeßkreis, zu denen ein Schaltelement gehört, und Mitteln mit einem Steueranschluß und mit einem Zeitgeberkreis zum Leitendma-

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chen des Schaltelements während einer Zeit, während der ein entsprechendes Eingangssignal an den Steueranschluß angelegt wird.

Vorzugsweise sind die Mittel zur Verbindung mit einer gerichteten Stromdurchflußeinrichtung versehen, die so angeordnet ist, daß das in der Speichereinrichtung gespeicherte Signal normalerweise nicht vergrößert werden kann, wenn das Schaltelement leitend ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Aus führung Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Pig. 1 ein Blockschaltbild eines Elektrofahrzeugsystems,

Pig. 2 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie des Seystems, das in Pig. 1 gezeigt ist, in erfindungsgemäßer Ausbildung,

Pig. 2a eine Variante der Pig. 2,

Pig. 3 eine weitere Variante des Schaltkreises nach Pig. 2,

Pig. 4 ein Schaltbild des elektrischen Systems eines fahrbaren Krankenstuhls, der mittels einer elektrischen Batterie betriebai wird, wobei das System eine Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustände der Batterie aufweist,

Pig. 5 ein Schaltbild ähnlich dem nach Pig. 2, wobei jedoch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, und

Pig. 6 eine graphische Darstellung von Wellenformen an verschiedenen Punkten in Pig. 5.

Das in Pig. 1 gezeigte Elektrofahrzeugsystem weist eine 216-Volt-Pahrbatterie 10 auf, die mit einer 216-Volt-Plusleitung 12 und mit einer Masseleitung 14 über Hauptkontakte 16 verbunden ist. Die Leitungen 12 und 14 sind mit einem Elektro-

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iahrmotor 17 über Vorwärts-, Rückwärts- und BremswdaIkontakte, die bei 13 gezeigt sind, -und einen Ihyristorzerhakkerkreis 20 "verbunden. Die Kontakte 18 verbinden die Batterie 10 mit dem Motor 17 wahlweise zum Vorwärts- oder Rückwärtsfahren, und während dieser Zeit wird der Motor 17 von der Batterie 17 mit Strom versorgt, und auch zum Bremsen, das wiedergewinnend sein kann, d.h. bei dem Strom vom Motor 17 zur Batterie 10 geleitet werden kann. Der ¹BiJ-ristorzerhacker 20 reguliert den durch den Anker des Motors 17 fließenden Strom, so daß er einen mittleren Sollwert hat. Die Kontakte 18 und der Zerhacker 20 werden von einem elektrischen Steuerkreis 22 gesteuert, der nachstehend noch zu beschreiben sein wird.

Die Leitungen 12 und 14 sind außerdem mit einem Gleichstrom/ Gleichstrom-Umrichter 24 verbunden, der eine 12-Volt-Plusleitung 26 und eine Masseleitung 28 versorgt. Eine 12-Volt-Batterie 30, die Lichter, Wischer und andere normale elektrischen Bauteile, die bei 32 angedeutet sind, sowie der Steuerkreis 22 werden zwischen die Leitungen 26 und 28 parallelgeschaltet. Der Steuerkreis 22 wird mit Eingangssignalen von einem Beschleunigungs- und Bremspedal, die bei 34 bzw. 36 angedeutet sind, und von einem Vorwärts/Rückwärtshebel, der bei 38 angedeutet ist, beschickt, und entsprechend den EingangsSignalen erzeugt der Steuerkreis 22 ein Arterstrom-Sollsignal zum Thyristorzerhacker über eine Leitung 40 und erregt Brems-, Rückwärts- und Vorwärtsrelaisspulen 42, 44 und 46, je nachdem, um die Brems-, Rückwärts- und Vorwärtskontakte zu bedienen, wie das durch die gestrichelten Linien 48, 50 und 52 angedeutet ist.

Ein Stromwandler 51 ist dem Motor zugeorndet und erzeugt einen Ausgang entsprechend der Stromstärke. Dieser Ausgang wird zum Zerhacker 20 zurückgeleitet, um eine Stromregelung im geschlossenen Kreis in bekannter Weise zu schaffen. Der

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Stromwandler 51 wird mit seinem Ausgang außerdem an einen Motorstronmeßkreis 53 angelegt, der ein Yerriegelungssignal erzeugt, wenn die Stromstärke über einem Schwellenwert liegt, und dieses Signal wird an den Steuerkreis 22 angelegt, um sicherzustellen, daß keine der Spulen 42, 44 und 46 in ihrem Erregungszustand zu einem Zeitpunkt geändert werden kann, zu dem Strom in einer Stärke über dem Schwellenwert in den zugehörigen Kontakten fließt.

Das System weist ferner ein Ladegerät 54 auf, das mit einem normalen 230-Yolt-Wechselstromnetz durch Anschlüsse 56 und 58 verbunden werden kann und daß die Batterie 10 durch Leitungen 60 und 62 aufladen kann. Das Ladegerät 54 ist mit einem 12-Tolt-G-leichstromnetz versehen, und zwar durch Leitungen 64 und 66 von den Leitungen 26 und 28, und erzeugt ein Signal aus nachstehend zu erläuternden Gründen an einem Anschluß 68. Dieses Signal hat eine Größe von Null YoIt "beim Laden und von 12 YoIt zu allen anderen Zeiten.

Das elektrische System ist mit zwei weiteren Anschlüssen 70 und 72 versehen, die mit beiden Enden der itelaisspule 46 aus Gründen verbunden sind, die nachstehend zu beschreiben sein werden.

Wenn während des Betriebs das Beschleunigungspedal 34 niedergedrückt wird und der Hebel 38 sich in der Yorwärts-Position befindet, erregt der Steuerkreis 22 die Relaisspule 46, um damit ein Schließen der Yorwärts-Kontakte zu bewirken, und es wird dem Zerhacker 20 ein Signal zugeleitet, um den dem Motor 17 zugeführten Strom so zu regulieren, daß ein Mittelwert erhalten wird, wobei dieser Wert von dem Maß abhängig ist, um das das Pedal 34 niedergedrückt wird. Wenn anschließend das Beschleunigungspedal 34 freigegeben wird und ein Niederdrücken des Bremspedals 36 erfolgt, blockiert der Zeerhacker 20 einen Stromfluß durch die Leitung 14_f das

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Relais 46 wird entregt, -und die Bremsspule 42 wird erregt, so daß der Bremskontakt geschlossen wird, und der Zerhakker 20 ermöglicht dann ein Fließen von Strom durch, die Leitung 14, wobei der Mittelwert dieses Stroms von dem Maß abhängt, um das das Bremspedal 36 niedergedrückt wird, und es fließt nun Strom vom Motor 17 zur Batterie 10, so daß ein wiedergewinnendes Bremsen vonstattengeht. Wenn das System tatsächlich vom Vorwärts-Fahrzustand zum rückgewinnenden Bremsen wechselt, ist bereits eine kurze Periode, ca. 500 Millisekunden, vorhanden, während der kein Strom zwischen der Batterie 10 und dem Motor 17 fließt.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie gezeigt, die die Spannung einer Batterie als eine Anzeige des Ladezustands benutzt und die mit dem System nach Fig. 1 verbunden ist, um den Ladezustand der Batterie 10 anzuzeigen.

Die Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands weist einen Widerstand 74 und eine Zenerdiode 76 auf, die in Reihe zwischen die Leitungen 12 und 14 geschaltet sind, wobei die Verbindung zwischen dem Widerstand 74 und der Zenerdiode 76 mit einer 27-Volt-Stromleitung 78 verbunden ist und wobei ein Kondensator 80 zur Zenerdiode 76 parallelgeschaltet ist· Ein Widerstand 82 und eine Zenerdiode 84 sind in Reihe zwischen die Leitungen 78 und 14 geschaltet, und die Verbindung zwischen dem Widerstand 82 und der Zenerdiode ist mit einer 6,2-Volt-Bezugsleitung 86 verbunden. Die Leitung 86 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß eines Funktionsverstärkers 88 über einen Regelwiderstand 90 und e inen weiteren Widerstand 92 verbunden. Ein Widerstand 94, ein Widerstand 96 und ein Regelwiderstand 98 sind in Reihe zwischen die Leitungen 12 und 14 geschaltet, und die Verbindung zwischen den Widerständen 94 und 96 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 88 verbun-

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den, -um damit an diesen Eingang eine gedämpfte Batteriespannimg anzulegen. Ein Widerstand 100, ein Regelwiderstand 102, und ein Kontakt 104, der von einer Relaisspule 106 "bedient wird, sind in Reihe zu den Widerständen 96 und 98 parallelgeschaltet, und zwar aus Gründen, die nachstehend noch zu erläutern sein werden. Der Ausgang des Verstärkers 88 ist über einen Rückkopplungswiderstand 108 mit dem invertierenden Eingang verbunden. Die Stromanschlüsse des Verstärkers 88 sind mit den leitungen 78 und 14 über Leitungen 110 und 112 verbunden.

Der Verstärker 88 vergleicht also die gedämpfte Batteriespannung mit der Spannung der Bezugsleitung 86 und verstärkt die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen, wobei die Ausgangsspannung des Verstärkers 88 gleich der verstärkten Spannung plus der Spannung der Bezugsleitung 86 ist.

Der Ausgang des Verstärkers 88 ist über einen Widerstand 114 mit der Quelle eines Feldeffekttransistors 116 verbunden, der als Schaltelement geschlatet ist. Der Abfluß des Feldeffekttransistors 116 ist mit einem Anschluß eines 3,3)iFarad-Speicherkondensators 118 verbunden, dessen anderer Anschluß mit der Leitung 86 verbunden ist. Wenn der Feldeffekttransistor 116 also leitend ist, wird der Kondensator 118 auf eine Spannung aufgeladen, die gleich der vorstehend erwähnten verstärkten Spannung ist.

Die Verbindung zwischen dem Feldeffekttransistor 116 und dem Kondensator 118 ist mit dem Tor eines weiteren Feldeffekttransistors 120 verbunden, der als Quellenabgreifer geschaltet ist, dessen Abfluß mit der Leitung 78 verbunden ist und dessen Quelle über ein Elektrometer 122 mit der Leitung 86 verbunden ist. Das Elektrometer 122 mißt also die Spannung am Kondensator 118, ohne diesen Kondensator aufzuladen.

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Ein Schutzring 123 ist in bekannter Weise vorgesehen, um ein Lecken von Ladung vom Kondensator 118 zu verhindern.

Das Elektrometer 122 "besteht aus einem Widerstand 124 und einem Amperemeter 126, die in Reihe geschaltet sind, und aus einer Zenerdiode 128 und einem Widerstand 130, die in Reihe zum Widerstand 124 parallelgeschaltet sind. Wie nachstehend noch zu beschreiben sein wird, zeigt die Auslenkung des Amperemeters 126 den Ladezustand der Batterie 10 an. Die Zenerdiode 128 und der Widerstand 130 sind vorgesehen, um den relativ schnellen Abfall in der Batteriespannung mit fortschreitender Entladung auszugleichen, die bei niedrigen Ladezuständen auftritt, wobei die Zenerdiode 128 so eingerichtet ist, daß sie in diesen Zuständen nicht leitet.

Die Leitung 78 ist weiter über einen Widerstand 132 mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 134 verbunden, dessen Kollektor mit dem Tor des Feldeffekttransistors 116 verbunden ist und dessen Emissionselektrode mit der Leitung verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Widerstand 132 und dem Transistor 134 ist über einen Kondensator 136 und einen Widerstand 138 mit der Leitung 14 verbunden, und die Leitung 78 ist über einen Kontakt 140,der von einer Relaisspule 142 bedient wird, und einen Widerstand 144 mit der Verbindung zwischen dem Kondensator 136 und dem Widerstand 138 verbunden. Zwei Anschlüsse 146 sind zum Kurzschließen des Kontakts 140 zu Prüfzwecken vorgesehen. Das Tor des Feldeffekttransistors 116 ist außerdem mit dem Ausgang des Verstärkers 88 über einen Widerstand 148 verbunden, und eine Diode 150 ist zwischen die Verbindung zwischen dem Widerstand 144 und dem Feldeffekttransistor 116 und der Leitung 86 geschaltet.

Wenn die Relaisspule 142 erregt wird und der Kontakt 140 schließt, lädt sich der Kondensator 136 auf, während der

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Iransistor 134 leitend bleibt, und folglich bleibt der Feldeffekttransistor 116 nidt leitend. Wenn die Relaisspule anschließend entregt wird, öffnet sich der Kontakt 140, und die Steuerelektrode des !Transistors 134 wird umgekehrt vorgespannt, und zwar vom Kondensator 136 für die Dauer von ca. 150 Ms 200 Millisekunden. Das macht den Feldeffekttransistor 116 leitend, und folglich wird der Kondensator 118 durch den Verstärker 88 aufgeladen oder entladen.

Der Widerstand 132, der !Transistor 134, der Kondensator 136, der Widerstand 138 und der Widerstand 144 bilden damit einen Zeitgeber und stellen sicher, daß der Feldeffekttransistor 116 für eine bestimmte Zeit nach Öffnen des Kontakts 140 leitend gemacht wird.

Die Diode 150 ist in den Kreis eingeschlossen, um zu verhindern, daß der Feldeffekttransistor 116 auf Grund geringer Spannung am Ausgang des Verstärkers 88 leitend wird.

Die Steuerelektrode des Transistors 134 ist außerdem über einen Kontakt 152 mit der Leitung 14 verbunden, wobei der Kontakt 152 von der Relaisspule 106 bedient wird. Der Kontakt 1 04 und der Kontakt 152 werden geschlossen, wenn die Spule 106 erregt wird.

Die Relaisspule 106 und ein Widerstand 154 sind parallel an zwei Anchlüsse 156 und 158 angeschlossen, wobei der Anschluß 156 mit dem Anschluß 70 der Fig. 1 und der Anschluß 158 mit dem Anschluß 68 verbunden ist. Die Relaisspule 142 und ein Widerstand 160 sind parallel an den Anschluß 156 und an einen Anschluß 162 angeschlossen, der mit dem Anschluß 72 nach Fig. 1 verbunden ist.

Es folgt nun eine Beschreibung der Funktion der Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands der Batterie unter Bezugnahme auf das elektrische System nach Fig. 1.

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Wenn sich der Steuerkreis 22 in dem Vorwärtsfahrzustand befindet, wird die Relaisspule 46 erregt, und der Vorwärt sfahrkontakt 18 wird geschlossen, um damit die Batterie 10 mit dem Motor 17 zu verbinden. Die Relaisspule wird damit erregt, und der Kontakt 140 wird geschlossen. Der Transistor 154 wird damit eingeschaltet, und dabei ist der !Feldeffekttransistor 116 nicht leitend. Wenn der Steuerkreis 22 nun auf den Bremaszustand umwechselt, wird zunächst die Relaisspule 46 erregt, um damit die Relaisspule 142 zu entregen und den Kontakt 140 zu öffnen. Der Transistor 134 wird nun 150 bis 200 Millisekunden lang umgekehrt -vorgespannt, um damit den Feldeffekttransistor leitend zu machen, und der Kondensator 118 wird auf die Spannung des Ausgangs des Verstärkers 88 aufgeladen. Wenn der Feldeffekttransistor 116 anschließend wieder nicht leitend wird, wird diese Spannung im Kondensator 118 gespeichert, und die Anzeige am Amperemeter 126 wird von dieser Spannung bestimmt.

Wie vorstehend erläutert, werden die Bremskontakte etwa 500 Millisekunden nach dem öffnen der Vorwärtsfahrkontakte geschlossen, und damit wird die Anzeige am Amperemeter durch die Spannung an der Batterie 10 bestimmt, wenn kein Strom zwischen der Batterie 10 und dem Motor 17 fließt. Die Anzeige wird also nicht durch den inneren Widerstand der Batterie 10 beeinflußt.

Weil sich der innere Widerstand einer Batterie mit dem Ladezustand, der abgenommenen Stromstärke, der Temperatur und dem Alter der Batterie ändert, bietet die Vorrichtung nach der Erfindung einen wichtigen Vorteil gegenüber Vorrichtungen zur Anzeige des Ladezustands, die den Ladezustand messen, wenn Strom fließt.

Tatsächlich liefert die Batterie 10 gewöhnlich eine gewisse Stromstärke, beispielsweise 1 Ampere, an den Gleichstrom/

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Gleichstrom-Umrichter 24 während der ganzen Zeit, dieser Strom ist jedoch schwach, verglichen mit der Motorstromstärke, üblicherweise 100 - 400 Ampere, und er hat deshalb keinen nennenswerten Einfluß auf die Anzeige des Amperemeters 126.

Wenn außerdem bei einem bestimmten !Ladezustand eine Batterie entladen wird, fällt die Spannung der Batterie mit der Zeit auf eine geringere Höhe wegen der Polarisierung oder der chemischen Änderungen, die in der Batterie erfolgt oder erfolgen« Während des Ladens steigt ferner die Spannung mit der Zeit auf einen höheren Wert, und zwar ebenfalls wegen der Polarisierung. Mach dem Entladen steigt die Spannung mit der Zeit auf einen höheren Wert, und nach dem Laden fälllt sie auf einen niedrigeren Wert, bis sich die Batterie von der Polarisierung erholt hat. Diese Erholung kann sich eine Zeitlang fortsetzen, und das kann mehr als eine Stunde dauern. Bei einem bestimmten Ladezustand und bei einer Stromstärke von Null gibt es also einen Unterseil ied im Wert zwischen der Batteriespannung nach dem Laden und nach dem Entladen, und außerdem ändert sich die Spannung mit der Zeit nach dem Laden oder nach dem Entladen. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch, daß der Transistor 116 nur dann leitend gemacht wird, nachdem das Fahrzeug sich in Vorwärtsfahrt befunden hat, und daß der Transistor 116 nur eine bestimmte Zeit lang leitend gemacht wird, im vorliegenden Beispiel 150 - 200 Millisekunden, die Anzeige am Amperemeter 126 unabhängig von der vorstehend erwähnten Differenz und Änderung.

Das Amperemeter 126 liefert also eine sehr gute Anzeige des Ladezustands der Batterie 10, und die Anzeige wird immer dann auf den neusten Stand gebracht, wenn der Steuerkreis vom Vorwärtsfahrzustand zum wiedergewinnenden Bremszustand wechselt.

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Das Amperemeter 126 bietet eine ständig veränderliche Anzeige des Ladezustands der Batterie 10, und das Vorsehen des Kondensators 118 stellt sicher, daß das Ampremeter eine Anzeige des Ladezustands selbst dann liefert, wenn der Feldeffekttransistor 116 nicht leitend gemacht wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung sorgt also für eine Anzeige des Ladezustands in einer Art und Weise, die analog dem Kraftstoffmesser in einem herkömmlichen Brennkraftmotor ist.

Die Hullanzeige am Amperemeter 126, die einer Ladung von. Null entspricht, kann durch den Regelwiderstand 98 eingestellt werden, und die Auslenkung des Amperemeters 126 über die volle Skala, was einer vollen Ladung entspricht, kann durch den Regelwiderstand 90 eirg estellt werden.

Die Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands kann auch dazu benutzt werden, den Ladezustand der Batterie während des Ladens der Batterie 10 durch das Ladegerät 54 anzuzeigen. Wenn die Batterie 10 geladen wird, wird die Relaisspule 106 erregt, und die Kontakte 104 und 152 schließen. Der Kontakt 152 verbindet die Steuerelektrode des Transistors 134 mit der Leitung 14, um damit den Transistor 134 abzuschalten und den Feldeffekttransistor 116 leitend zu machen, so daß das Amperemeter 126 ständig den Ausgang des Verstärkers 88 überwacht. Der Kontakt 104 verbindet die Verbindung zwischen den V/iderständen 94 und 96 zur Leitung 14 durch die Widerstände 100 und 102, um damit den Dämpfungsfaktor der Batteriespannung zu ändern, die an den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 88 angelegt wird, um damit einen Ausgleich für die höhere Spannung zu schaffen, die während des Ladens für einen bestimmten Ladezustand herrscht. Das Ausmaß dieser Kompensation kann durch den Regelwiderstand 102 eingestellt werden. Der Strom, der vom Ladegerät 54 geliefert wird, ist schwach, und seine Größe wird berückßichtigt, wenn der Widerstand 102 eingestellt und das Ampereme-

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ter 126 geeicht wird.

In der in Pig. 2a gezeigten Variante sind ein Widerstand R und ein Kondensator G in Reihe zum Widerstand 94 parallelgeschaltet . Diese Bauteile gleichen die Größe und Dauer des Stroms aus, der unmittelbar vor dem Messen von der Batterie abfließt.

In Pig. 3 ist ein Schaltkreis gezeigt, der allgemein ähnlich dem nach Pig. 2 ist, und gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet..Dabei ist jedoch eine Abwandlung des Schaltkreises nach Pig. 2 insofern vorgesehen, als ein Ausgleich für eine falsche Hochanzeige geschaffen wird, die erfolgen kann, wenn das Elektrofahrzeugsystem vom Bremsen auf Vorwärtsfahren und zurück zum Bremsen innerhalb kurzer Zeit wechselt. Wenn das geschieht, kann die Battaiespannung für einen bestimmten Ladezustand hoch sein, wenn das System von Vorwärtsfahren auf Bremsen wechselt, und zwar auf Grund des Aufladens, das während des vorhergehenden Bremsens erfolgt ist, und im Schaltkreis nach Pig. 2 kann das zu einer Hochanzeige am Amperemeter 126 führen. In Pig. 3ist der Widerstand 114 der Pig. 2 durch einen 82-kOhm-Widerstand 164 und eine Diode 166 ersetitz worden, die in Reihe zwischen den Ausgang des Verstärkers 88 und die Quelle des Feldeffekttransistors 116 geschaltet sind, ferner durch einen 22-kOhm-Widerstand 168 und eine Diode 170, die ebenfalls in Reihe zwischen den Ausgang des Verstärkers 88 und die Quelle des Feldeffekttransistors 116 geschaltet sind, wobei die Kathode der Diode 166 und die Anode der Diode 170 aan der Quelle des Feldeffekttransistors 116 verbunden sind. Wenn bei diesem Schaltkreis die Batterie 10 dazu benutzt wird, das Fahrzeug anzutreiben, entlädt sich die Batterie 10, und folglich entlädt sich immer dann, wenn die Relaisspule 46 entregt wird, der 3,3-uFaraö-Kondensator 113 etwas durch den Feldeffekttransistor 116, die Diode 170 und den Widerstand 168. Wenn der Steuerkreis jedoch vom Bremsen auf Vorwärtsfahren und zurück zum Bremsen wechselt, wie das

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vorstehend beschrieben worden ist, wird der Effekt der erhöhten Spannung der Batterie wegen des wiedergewinnenden Aufladens fverringert, weil diese hohe Spannung den Vor\'rärtsspannungsabfall an der Diode 166 und außerdem den relativ hohen Widerstandswert des Widerstands 164 überwinden muß, um den Kondensator 118 aufzuladen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nicht dargestellt ist, wird die falsche Hochanzeige dadurch verhindert, daß nur der Feldeffekttransistor 116 leitend gemacht wird, wenn das System sich zuvor im Vorwärt sfahr zustand eine bestimmte Zeitlang, beispielsweise zehn Sekunden lang, befunden hat, was lange genug ist, um einen Ausgleich für eine Hochspannung zu schaffen, die dadurch entstanden sein kann, daß ein Aufladen während des vorhergehenden AcLedergewinnenden Bremsens erfolgt ist.

Wenn das Amperemeter 126 von der Batterie 10 getrennt wer- ι den sll, kann das dadurch erreicht werden, daß ein Optoisolator benutzt wird, bestehend aus einem Optoisolatorpaar, einem !Punkt ions verstärker und drei Widerständen.

In Fig. 4 ist ein Schaltbild eines elektrischen Systems eines fahrbaren Krankenstuhls gezeigt, das eine Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands enthält. Das System weist eine 24-Volt-Batterie 180 auf, die mit einer Plusleitung 184 über einen Hauptschalter 182 und mit einer Minusleitung 186 verbunden ist. Ein Motor 188 zum Antreiben eines linken Rads des Stuhls und ein Ihyristorzerhackerkreis sind in Reihe zwischen die Leitungen 184 und 186 geschaltet, und ein Motor 192 zum Antreiben eines rechten Rads des Stuhls und ein Thyristorzerhackerkreis 194 sind in gleicher Weise in Reihe zwischen die Leitungen 184 und 186 geschaltet.

Ein Zeitgeber, bestehend aus einem 100-kOhm-Wideratand

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und einem 47-uFarad-Kondensator 198, ist zwischen die Leitungen 184 und 186 geschaltet. Die YerMndung zwischen dem Widerstand 196 und dem dazu in Reihe geschalteten Kondensator 198 ist mit einer Verbindung 200 über einen 100-kOhm-Widerstand 202, mit dem invertierenden Eingang eines Funktionsverstärkers 204 und mit dem nicht invertierenden Eingang eines Funktionsverstärkers 205 verbunden. Der Verbindungspunkt 200 ist über eine Diode 206 mit der Verbindung zwischen dem Motor 188 und dem Zerhacker 190 und außerdem über eine Diode 208 mit der Verbindung zwischen dem Motor 192 und dem Zerhacker 194 verbunden. Ein 8-kOhm-Widerstand 210, ein 6-kOhm-Widerstand 212 und ein 10-kOhm-Widerstand 214 sind in Reihe zwischen die Leitungen 184 und 186 geschaltet, wobei die Verbindung zwischen den Widetständen und 212 mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 204 verbunden sind, um damit diesen Eingang auf ca. 16 Volt einzustellen, und die Verbindung zwischen den Widerständen 212 und 214 ist mit dem »invertierenden Eingang des Funktionsverstärkers 205 verbunden, um damit diesen Eingang auf ca. 10 Volt einzustellen.

Der Ausgang des Verstärkers 204 ist mit der Leitung 186 über eine Diode 216, einen Widerstand 218 und einen Widerstand 220 verbunden, und die Verbindung zwischen der Diode 216 und dem Widerstand 218 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 205 über einenWiderstand 222 verbunden. Die Verbindung zwischen den Widerständen 218 und 220 ist mit der Steuerelektrode des n-p-n-Transistors 224 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 186 und dessen Kollektor mit einer Leitung 226 verbunden sind.

Ein Widerstand 228 und eine 6,2-Volt-Zenerdiode 230 sind in Reiehe zwischen die Leitungen 184 und 226 geschaltet, und die Verbindung zwischen dem Widerstand 228 und der Zenerdiode 230 ist mit den nicht invertierenden Eingängen der Funktionsverstärker 232 und 234 verbunden. Ein Widerstand

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236, ein Widerstand 238, ein Widerstand 240 und ein Regelwiderstand 242 sind ebenfalls zwischen die Leitungen 184 und 226 geschaltet, wobei die Verbindung zwischen den Widerständen 236 und 238 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 232 verbunden ist und die Verbindung zwischen den Widerständen 238 und 240 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 234 verbunden ist.

Eine grüne Lampe 2441 eine gelbe Lampe 246 und eine Rote Lampe 248 sind ebenfalls in Reihe zwischen die Leitungen 184 und 226 geschaltet, wobei die Verbindung zwischen den Lampen 244 "und 246 mit dem Ausgang des Verstärkers 234 über einen Widerstand 250 verbunden ist und die Verbindung zwischen den Lampen 246 und 248 mit dem Ausgang des Verstärkers 232 über einen Widerstand 252 verbunden ist.

Die Verstärker 204 und 205 sind mit Strom von den Leitungen 184 und 186 versorgt, und die Verstärker 232 und 234 erhalten Strom von den Leitungen 184 und 226 über nicht dargestellte Zuleitungen.

Die Verstärker 204, 205, 232 und 234 sind so angeordnet, daß der Ausgang einen Wert von 24 Volt annimmt, wenn die Spannung am nicht invertierenden Anschluß höher als die Spannung am invertierenden Anschluß ist, und daß der Ausgang einen Wert von Hull Volt annimmt, wenn die Spannung am invertierenden Anschluß höher als die Spannung am nicht invertierenden Anschluß ist.

Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise des Schaltkreises.

Wenn der eine oder der andere der Zerhacker 190 und 194 arbeitet, wird der Kondensator 198 dadurch entladen gehalten, daß Strom durch den Widerstand 202 und die Diode 206 oder 2o_ fließt, wenn der Zerhacker eingeschaltet ist. Der Ausgang

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des Verstärkers 204 wird deshalb 24 Volt, und der Ausgang des Verstärkers 205 "beträgt Hull Volt, und das Ergebnis ist, daß der Transistor 224 nicht leitend ist, und damit ■brennt keine der Lampen 244, 246 und 248.

Sobald beide Zerhacker zu arbeiten aufhören, lädt sich der Kondensator 198 durch den Widerstand 196 auf. Hach etwa drei Sekunden erreicht die Spannung am Kondensator 198 10 Volt, und der Verstärker 205 steigt auf 24 Volt, mit dem Ergebnis, daß der Transistor 224 leitend gemacht wird. Wenn das geschieht, vergleichen der Verstärker 232 und 234 den Spannungsabfall an der Zenerdiode 230 mit der Batteriespannung· Wenn die Batteriespannung hoch ist, betragen die Ausgangs spannung en der Verstärker 232 und 234 beide Hull Volt, und die grüne Lampe 244 brennt, um damit einen hohen Ladezustand anzuzeigen, beispielsweise über 50%. Wenn die Batteriespannung mittelhoch ist, betragen die Ausgangsspannungen der Verstärker 232 und 234 Hull Volt bzw. 24 Volt, und die gelbe Lampe 246 brennt, um damit eine mittlere Höhe in der Ladung anzuzeigen, beispielsweise 25 - 50%. Wenn die Bat teriespannung gering ist, betragen die Ausgänge beider Verstärker 232 und 234 24 Volt, und die rote Lampe 248 brennt, um damit eine geringe Ladehöhe anzuzeigen, beispielsweise weniger als %

Hach weiteren drei Sekunden erreicht die Spannung am Kondensator 198 16 Volt, der Ausgang des Verstärkers 204 fällt auf Hull Volt, der Transistor 220 wird nicht leitend gemacht, und die brennende Lampe geht aus.

Weil also der Transistor 224 nur dann leitend gemacht wird, wenn weder der Motor 188 noch der Motor 192 läuft, ist der von den Verstärkern 232 und 234 vorgenommene Vergleich unabhängig vom inneren Widerstand der Batterie 180, und weil der Vergleich während einer bestimmten Zeit kurz nach der

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Zeit vorgenommen wird, nachdem die Zerhacker zu arbeiten aufgehört haben, ist der Vergleich unabhängig vom Anstieg in der Batteriespannung, der nach dem Entladen erfolgt.

Die Verzögerung von drei Sekunden verhindert auch, daß der Vergleich während einer vorübergehenden Unterbrechung im Betrieb der Zerhacker 190 und 194 vorgenommen wird, die beispielsweise durch Entschlußlosigkeit des Fahrers des Krankenstuhls hervorgerufen wird.

Die in Pig. 5 gezeigte Vorrichtung weist einen Funktionsverstärker 301 auf, der mit seinem nicht invertierenden Eingangsanschluß über einen Widerstand 302 mit dem Pluspol einer zu überwachenden Batterie 303 verbunden ist. Dieser nicht invertierende Anschluß des Funktionsverstärkers 301 ist außerdem über einen Widerstand 304 und einen Regelwiderstand 305 in Reihe mit der Kathode einer Zenerdiode 2306 verbunden, deren Anode mit dem Minuspol der Batterie 303 verbunden ist. Ein Kondensator 307 verbindet den nicht invertierenden Anschluß des Funktionsverstärkers 301 mit der Kathode der Zenerdiode 306, und ein weiterer Kondensator 308 ist zur Zenerdiode 306 parallelgeschaltet.

Der Strom für den Funktionsverstärker 301 kommt von einer Leitung 310, die mit dem Pluspol der Batterie 303 über einen Widerstand 311 und eine Sicherung 390 und die mit dem Minuspol der Batterie durch die Parallelschaltung zweier Kondensatoren 312, 313 und einer Zenerdiode 314 verbunden ist. Tatsächlich ist der Funktioiisverstärker 301 einer von zweien, die in einem einzigen Paket in der Form eines integrierten Schaltkreises enthalten sind, und in der Zeichnung ist der andere Funktionsverstärker 315 niit einer Stromverbindung zum Minuspol der Batterie über eine weitere Sicherung 391 gezeigt.

Der invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers 301 ist

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über einen Widerstand 316 mit der Kathode einer Zenerdiode 318 -verbunden, deren Anode mit einer Leitung 320 verbunden ist, die mit der Kathode der Zenerdiode 306 verbunden ist. Ein Kondensator 319 ist zur Zenerdiode 318 parallelgeschaltet, und ein Widerstand 317 verbindet die Kathode einer Zenerdiode 318 mit der Leitung 310.

Der Ausgangsanschluß des Verstärkers 301 ist über einen Widerstand 322 mit der Quelle eines Feldeffekttransistors 323 verbunden, wobei eine Diode 324 mit ihrer Kathode mitdieser Quelle verbunden ist und mit ihrer Anode an die Leitung 320 angeschlossen ist. Ein Widerstand 325 ist zwischen die Quelle und das Tor des FEldeffekttransistors 323 geschaltet, und der Abfluß des Feldeffekttransistors 323 ist mit der Kathode einer Diode 326 verbunden, deren Anode über einen Kondensator 327 mit der Kathode der Zenerdiode 318 verbunden ist. Dieser Kondensator 327 bildet eine Signalspeichereinrichtung, die so wirkt, daß ein Signal, das der Batteriespannung zu der Zeit entspricht, zu der der Feldeffekttransistor 323 das letzte Mal leitend war, gespeichert wird. Die Diode 326 stellt sicher, daß das am Kondensator 327 gespeicherte Signal nur dann reduziert werden kann, jedesmal bei Leitendmachen des Feldeffekttransistors 323.

Die Anode der Diode 326 ist ebenfalls mit dem Tor eines Feldeffekttransistors 328 verbunden, dessen Abfluß mit der Leitung 310 und dessen Quelle über einen Widerstand 329 und einen Kondensator 330 in Parallelschaltung mit der Leitung 320 verbunden sind. Ein Widerstand 332 verbindet den Abfluß des Feldeffekttransistors 328 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 310, um für eine Rückkopplung in bekannter Weise zu sorgen. ·

Ein Meßwerk 335 ist mit einem Anschluß über einen Wider-

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stand 334 mit der Quelle des Feldeffekttransistors 328 verbunden, und mit seinem anderen Anschluß ist es über einen Widerstand 335 und einen Regelwiderstand 336 in Reihe mit der Kathode der Zenerdiode 318 verbunden. Ein Kondensator 338 verbindet die Verbindung zwischen den Widerständen 335, 336 mit der Leitung 320. Eine Diode 337 ist mit ihrer Kathode mit der Quelle des Feldeffekttransistors 328 verbunden, und mit ihrer Anode ist sie mit der Kathode der Zenerdiode 318 verbunden. Das Meßwerk 333 zeigt das Spannungssignal an, das zur Zeit am Kondensator 327 gespeichert wird, wobei der Feldeffekttransistor 328 als ein Quellenabgreifer wirkt, um sicherzustellen, daß der Kondensator 327 nur mit sehr geringer Geschwindigkeit entlädt.

Das Leiten des Feldeffekttransistors 323 wird gesteuert, um sicherzustellen, daß er nur für kurze Zeit in einem genau festgelegten Augenblick leitet, der dem Aufhören des Motorstroms folgt. Zu diesem Zweck wird ein Ausgang von einem Sechaltkreis 340 entnommen, der einen Teil des Motorsteuerkreises bildet und ein Signal erzeugt, je nachdem, ob die MotorStromstärke über oder unter einem bestimmten Schwellenwert liegt. Dieser Schaltkreis wird hauptsächlich im Motorsteuerkreis dazu benutzt, sicherzustellen, daß verschiedene Kontaktgeber, die die Motorfunktionsweise bestimmen, sicher öffnen können. Als Zwischenstück zum Schaltkreis 340, der von einer getrennten Stromversorgung versorgt wird, die von der Hauptbatterie 303 getrennt ist, wird ein Optoisolator 341 benutzt. Die lichtaussendende Diode 341a dieses Isolators 341 ist mit ihrer Anode mit einer +15Y-Stromleitung der getrennten Stromversorgung verbunden und mit ihrer Kathode über einen Widerstand und den Kollektor-Emissionselektrodenweg eines n-p-n-Iransistors 343 mit dem Masseanschluß der getrennten Stromversorgung verbunden. Der Zwischenschaltkreis hat zwei Eingangs-

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anschlüsse 344 und 345. Der Anschluß 344 ist über einen Widerstand 346 mit der Kathode der lichtaussendenden Diode 341a verbunden und wird "benutzt, wenn der Detektorkreis 340 derart ist, daß dessen Ausgang niedrig wird (und den Strom der lichtaussendenden Diode senken kann), wenn sich die Motorstromstärke über dem Schwellenwert befindet. Der andere Anschluß 345 ist über einen Widerstand 347 mit der Steuerelektrode des Transistors 343 verbunden, und ein weiterer Widerstand 348 ist zwischen die Steuerelektrode und die Emissionselektrode dieses Transistors geschaltet,und er wird benutzt, wenn der Detektorkreis 340 derart ist, daß dessen Ausgang niedrig ist, wenn die Motorstromstärke unter dem Schwellenwert liegt. In dem einen wie in dem anderen !"all leitet dann, wenn die Mot or Stromstärke über dem Schwellenwert liegt, die lichtaussendende Diode 341a und macht damit den zugehörigen Phototransistor 341b leitend.

Der Phototransistor 341b ist mit seiner Steuerelektrode über einen Widerstand 350 mit seiner Emissionselektrode verbunden, die über zwei Widerstände 351, 352 in Reihe mit einer Leitung 353 verbunden ist, die mit dem Minuspol der Hauptbatterie 303 verbunden ist. Der Kollektor des Phototransistors 341b ist mit der Leitung 310 verbunden. Ein n-p-n-Transistor 354 ist mit seiner Emissionselektrode mit der Leitung 353 verbunden, und mit seiner Steuerelektrode ist er mit der Verbindung mit den Widerständen 351 und 352 und mit seinem Kollektor über zwei Widerstände 355 und 356 in Reihe mit der Leitung 310 verbunden. Ein Kondensator 357 ist zum Widerstand 356 parallelgeschaltet. Die Verbindung zwischen den Widerständen 355 und 356 ist über einen Widerstand 358 mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 315 verbunden. Zwei Widerstände 359 und 360, die in Reihe zwischen die Leitungen 310 und 353 geschaltet sind, sind mit ihrer Verbindung mit dem invertierenden Eingang verbunden. Ein Widerstand 361 verbindet den Ausgangsanschluß

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des Verstärkers 315 mit dessen nicht invertierenden Eingangsanschluß, so daß der Verstärker 315 als eine Schmidt-Triggerschaltung wirkt«

Der Ausgangsanschluß des Verstärkers 315 ist über einen
Kondensator 362 mit der Kathode einer Diode 363 verbunden, deren Anode mit der Leitung 353 verbunden ist. Ein Widerstand 364 ist zur Diode 363 parallelgeschaltet. Die Kathode der Diode 363 ist über einen Widerstand 365 mit der
Kathode einer Diode 366 verbunden, deren Anode mit dem Tor des Feldeffekttransistors 323 verbunden ist. Ein Kondensator 367 verbindet die Kathode der Diode 366 mit der Leitung 353.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird die Arbeitsweise des
Schaltkreises beschrieben, der das Leiten des Feldeffekttransistors 323 bestimmt. Während die MotorStromstärke über dem Schwellenwert liegt, ist der Transistor 354 leitend, um damit die Spannung am Punkt A (Fig. 5) niedrig zu halten. Wenn die Motorstromstärke Hull wird, schaltet sich der
Transistor 354 ab, der Kondensator 357 bewirkt Jedoch, daß die Spannung am Punkt A relativ langsam steigt, so daß es etwa 180 mS dauert, bis die Spannunb ei A ausreichend hoch ansteigt, um den Verstärker 315 zu triggern. Ein solches
Triggern bewirkt, daß der Ausgang des Verstärkers 315 hoch wird. Der Kondensator 362 läßt dann einen positiven Impuls durch, der etwa 0,8 bis 1 mS dauert und den Feldeffekttransistor 323 leitend macht. Die Verzögerung von 180 mS ermöglicht es der Batteriespannung, sich ausreichend zu erholen, um den Ladezustand der Batterie wiederzugeben, wobei man
sich vergegenwärtigen muß, daß dann, wenn die Ablesung zu früh beginnt, eine falsche iNTiedriganzeige erhalten wird.

V/eil die Diode 326 eine Erhöhung der Spannung am Kondensator 327 verhindert, wenn der Feldeffekttransistor 323 leitet, ist ein Schaltkreis vorgesehen, der eine Anfangsladung

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am Kondensator 327 jedesmall dann ermöglicht, wenn der Schaltkreis eingeschaltet wird. Zu diesem Zweck ist ein weiterer Feldeffekttransistor 370 vorgesehen, dessen Quelle mit der Kathode der Diode 326 und dessen Abfluß mit der Anode der Diode 326 verbunden sind. Das Tor des Feldeffekttransistors 370 ist mit der Anode einer Diode 371 verbunden, deren Kathode über einen Widerstand 372 mit der Leitung 353 verbunden ist. Ein p-n-p-Transistor 373 ist mit seiner Emissionselektrode mit der Leitung 310 und mit seinem Kollektor mit der Kathode der Diode 371 verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 373 ist über einen Widerstand 374 mit der Leitung 310 und über einen Widerstand mit der Kathode einer Diode 376 verbunden, deren Anode mit der Leitung 353 verbunden ist. Ein Kondensator 377 ist zur Diode 376 parallelgeschaltet. Eine weitere Diode 378 ist mit iher Anode mit der Kathode der Diode 371 und mit ihrer Kathode mit der Kathode der Diode 366 verbunden, um ein Einschalten des Feldeffekttransistors 370 durch die Impulse zu verhindern, die den Kondensator 362 passieren.

Beim Einschalten fließt Strom durch die Widerstände 3724 und 375, um den Kondensator 377 aufzuladen. Während eines solchen Aufladens schaltet sich der Transistor 373 ein und läßt damit Strom durch den Widerstand 372 und durch die Diode 378 und die Widerstände 365 und 364 in Reihe fließen. Dabei sind also beide Feldeffekttransistoren 323 und 370 so lange leitend, wie der Transistor 373 eingeschaltet ist (was etwa 200 mS dauert). Das ermöglicht ein Aufladen des Kondensators 327 bis zu esiner Spannung, die die Batteriespannung wiedergibt.

Weil die Batteriespannung gemessen wird, und zwar in Anschluß an einen Entladestrom, diea? als Wiedergabe des Ladezustandsder Batterie angenommen wird, ist die Anfangsspannung, die in den Kondensator 327 eingeführt wird, wie das vor-

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stehend "beschrieben worden ist, nicht für den Ladezustand der Batterie repräsentativ, wenn ein Einschalten in Anschluß an eine langer andauernde Zeit des Nichtgebrauchs der Batterie erfolgt. Das liegt daran, daß während der Entladung und unmittelbar in Anschluß an die Entladung eine Polarisierungsspannung an der Batterie vorhanden ist, die effektiv die Anschlußspannung verringert, die aber bis zu KuIl in etwa einer Minute abklingt. Die Meßanzeige in Anschluß an eine Anfangsaufladung des Kondensators 327 könnte also exzessiv hoch sein, um den Ladezustand der Batterie genau beim Einschalten anzuzeigen.

Um diese Ungenauigkeit zu überwinden, ist ein Widerstand

380 zwischen den nicht invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 301 und den Kollektor eines n-p-n-Trang istors

381 geschaltet. Die Emissionselektrode des Transistors 381 ist mit der Leitung 320 verbunden, und dessen Steuerelektrode ist über einen Widerstand 382 ebenfalls mit dieser Leitung verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 381 ist außerdem über einen Widerstand 383 mit der Kathode einer Diode 384 verbunden, deren Anode mit dem Kollektor des Transistors 373 verbunden ist.

Der Transistor 381 schaltet sich immer dann ein, wenn der Transistor 373 eingeschaltet ist (d.h. während der ersten 200 mS in Anschluß an das Einschalten), und schaltet den Widerstand 380 parallel zu der Reihenschaltung aus dem Widerstand 304 und dem Regelwiderstand 305» um damit den Eingang zum Funktionsverstärker 301 während dieser Zeit zu dämpfen.

Wie festzustellen ist, erfolgt die Messung immer dann, wenn die Motorstromstärke unter den Schwellenwert für die Dauer von mehr als 180 mS abfällt, jedoch in Anschluß an die Entladung der Batterie durch Motorstrom oder Aufladen durch

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recuperative Bremswirkung. Während des recuperation Br emsens steigt jedoch die Batteriespannung an, und die Diode 326 "blockiert damit den Durchgang des erhöhten Spannungssignals zum Kondensator 327. Der vorstehend beschriebene Schaltkreis ist deshalb im gleichen Maße für Motorsteuerungen mit oder ohne Vorkehrungen zinn recuperativen Bremsen geeignet.

Es ist "berücksichtigt, daß ein Lecken ivon Strom vom Kondensator über das Tor des Feldeffekttransistors 328 mindestens teilweise durch das Lecken von Strom durch die Feldeffekttransistoren 323,3270 und die Diode 326 ausgeglichen wird· Bine Speicherzeit von mehr als einer Stunde kann erreicht werden.

Der Kondensator 367 entkoppelt den Punkt C (Fig. 5) von irgendwelchem Rauschen in diesem Bereich, und die Kondensatoren 330 und 33⁸ i*¹ Verbindung mit den Widerständen 334 und 335 wirken so, daß die Quellen-Tor-Verbindung des Feldeffekttransistors 328 vor negativen Rauschspitzen geschützt wird, die ein Entladen des Kondensators 327 bewirken können.

Die Diode 306 sorgt für eine ausreichende Spannung an der Leitung 320, um sicherzustellen, daß genaug negative Vorspannung in allen Schaltkreiszuständen verfügbar ist, um die Feldeffekttransistoren 323 und 370 ganz abzuschalten (außer wenn ein Einschalten erforderlich ist).

Die Regelwiderstände 305 und 336 werden benutzt, um den Schaltkreis einzurichten, daß Null- und Vollskalenanzeigen am Meßgerät für die entsprechenden Batteriespannungen entstehen»

Anstatt einen Ausgang vom Motorstromdetektor 340 des Motorsteuerkreises zu benutzen, kann ein anderes Steuersignal be-

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nutzt v/erden, beispielsweise ein Signal, das von einem Schalter am Eahrzeug-Beschleunigungspedal abgeleitet wird, (falls ein rekuperatives Bremsen nicht eingesetzt wird).

Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist festzustellen, daß eine Messung der Batteriespannung dann eingeleitet wird, wenn die Motorstromstärke unter einem Schwellenwert liegt. Wenn der Zerhacker, der den Elektromotor steuert, abgeschaltet wird, hört der Batteriestrom sofort auf, auch wenn rückfließender Strom durch den Motor und eine Rezirkulationsdiode eine Zeitlang weiterfließt. Die Messung erfolgt, wenn die MotorStromstärke unter den Schwellenwert (beispielsweise 30 Ampere) abfällt und unter diesem Wert für die Dauer von 180 mS bleibt. Die tatsächliche Zeit, während der kein Strom von der Batterie fließt, überschreitet diese 180 mS jedoch, und zwar wegen der Ausklingzeit des rückfließenden Stroms.

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Claims

COHATJSZ & FLORACK PATENTANWALT S BÜRO scHuMANNSTR. θτ * D-4000 Düsseldorf Telefon: (0211) 683346 Telex: 08586513 cop d PATENTANWÄLTE: Dipl.-lng.W. COHAUSZ - Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., DipL-Wirtsch-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H.B. COHAUSZ Lucas Industries Limited Graeat King Street 30. Juni 1978 Ansprüche

1. Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie, gekennzeichnet durch zwei Anschlüsse, die mit entgegengesetzten Polen einer zu überwachenden Batterie verbunden sind, auf einen "bestimmten Batteriestromzustand ansprechende Mittel, Mittel zur Messung der Spannung an den Anschlüssen, und Anzeigemittel,, die iron den Mitteln zur Messung der Spannung "bedienbar sind, wobei die Mittel zur Messung der Spannung durch die auf einen bestimmten Batteriestromzustand ansprechenden Mittel so gesteuert werden, daß die Mittel zur Messung der Spannung die Anzeigemittel nur dann bedienen, wenn der bestimmten Batteriestromzustand -vorliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kenn ζ eichnet , daß die auf einen bestimmten Batteriestromzustand ansprechenden Mittel so eingerichtet sind, daß das Aufhören eines Stromflusses zu einer Last festgestellt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die auf einen bestimmten Batteriestromzustand ansprechenden Mittel einen Zeitgeber

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aufweisen, der einen, die Mittel zur Messung der Spannung in Funktion setzenden Ausgang während einer ersten bestimmten Zeitdauer erzeugt, der um eine zweite bestimmte Zeitdauer vom tatsächlichen Aufhören des Stromflusses vonder Batterie an verzögert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, in Kombination mit einem Elektromotor und einem Steuerkreis dafür, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkreis Mittel zur Messung des Motorstroms und mindestens eine Relaiseinrichtung aufweist, die zur Ermöglichung eines Laufs des Motors in alternativen Funktionsweisen betätigbar ist, wobei die Mittel zur Messung des Motorstroms ein Verriegelungssignal zur Verhinderung einer Betätigung der Relaiseinriclitung zum Unterbrechen eines Motorstroms über einem Schwellenwert liefern und der Zeitgeber so geschaltet ist, daß die erste bestimmte Zeitdauer begonnen wird, wenn der Erregungszustand der Relaiseinrichtung geändert wird, derart, daß die zweite bestimmte Zeitdauer als Folge des Effektes des Verriegelungssifpials entsteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 5_r in Kombination mit einem Elektrmomotor und einem Steuerkreis dafür, d a du r c h ge kenn zeichnet , daß der Steuerkreis Mittel zur Messung des Motorstroms aufweist, die ein Verriegelungssignal dann liefern, wenn der Motorstrom über einem Schwellenwert liegt, wobei der Zeitgeber mit den Mitteln zur Messung des Motorstroms verbunden ist und einen ersten Zeitgeberkreis und einen zweiten Zeitgeberkreis aufweist, wobei der erste Zeitgeberkreis die Mittel zur Messung des Motorstroms mit dem zweiten Zeitgeberkreis verbindet und den zweiten Zeitgeberkreis in Funktion für die erste Zeitdauer setzt, nachdem die zweite Zeitdauer verstrichen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur

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Anzeige eine Speichereinrichtung aufweisen, die sum Speichern des Ausgangs der Mittel zur Messung zwischen sukzessiven Heßmomenten eingerichtet ist.

7 ο Yorrichtung nach Anspüren 6, -gekennzeichnet durch ein Schaltelement, das zwischen die Mittel zur Messung und die Speichereinrichtung geschaltet ist und Ton den auf den "bestimmten Batterie st romzut and ansprechenden Mittel geschaltet wird.

8. Yorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine gerichtete Stromdurchflußeinrichtung in Reihe mit dem Schaltelement, derart, daß das an der Speichereinrichtung gespeicherte Signal normalerweise nicht vom Ausgang der Mittel zur Messung erhölibar ist, wenn das Schaltelement leitend ist.

9. Yorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Einführen eines Anfangssignals in die Speichereinrichtung, das die Batteriespannung "beim Einschalten wiedergibt.

10. Yorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Einführen ein weiteres Schaltelement aufweisen, das parallel zu der gerichteten Stromdurchflußeinrichtung geschaltet ist, ferner einen aweiteren Zeitgeberkreis, der so eingerichtet ist, daß er das weitere Schaltelement für eine "bestimmte Zeitdauer beim Einschalten leitend macht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Dämpfungskreis, der vom weiteren Zeitgeber gesteuert ist und effektiv den Eingang zum Meßkreis für die Dauer der bestimmten Zeitdauer beim Einschalten verringert.

12. Yorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet

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durch, zwei entgegengesetzt orientierte gerichtete Stromdurchflußwege, die in Reihe zum Schaltelement geschaltet sind und verschiedene Widerstände haben, derart, daß sichergestellt wird, daß das Signal an der Speichereinrichtung schneller abnehmen kann, als es zunehmen kann.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigemittel einen Meßkreis aufweisen, der mit der Speichereinrichtung so verbunden ist, daß eine ständige Anzeige des Signals erfolgt, das in der Speichereinrichtung gespeichert ist.

14« Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der Heßkreis einen Halbleiter-Puff erteil aufweist, der mit der Speichereinrichtung verbunden ist und Strom für einen Strommesser liefert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennnzeich.net , daß der Strommesser in Reihe mit einem nicht linearen Widerstandsnetzwerk geschaltet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Messung einen Eingangsdämpfer aufweisen, der zu den Anschlüssen parallelgeschaltet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Widerstand und einen Kondensator in Reihe parallel zu einem Teil des Dämpfers, der zum Ausgleichen der Größe und der Dauer des Batteriestroms wirkt, der unmittelbar vor dem Messen fließt.

18. Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustands einer Batterie, gekennzeichnet durch zwei Anschlüsse zur Verbindung mit entgegengesetzten Polen einer zu überwachenden Batterie, einen Spannungsmeßkreis, der so geschaltet ist,

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daß ein von der Spannung an den Anschlüssen abhängiger Ausgang geliefert wird, eine Speichereinrichtung, Mittel zur "Verbindung der Speichereinrichtung mit dem Spannungsmeßkreis mit einem Schaltelement und Mittel mit einem Steueranschluß und mit einem Zeitgeberkreis zum Leitendmachen des Schalt elements für eine Zeitdauer, wenn ein entsprechendes Eingangssignal an den Steueranschluß angelegt wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Verbindung eine gerichtete Stromdurchflußeinrichtung aufweisen, die so angeordnet ist, daß das an der Speichereinrichtung gespeicherte Signal normalerweise nicht erhöhbar ist, vrenn das Schaltelement leitend ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Mittel zum Einführen eines Signals in die Speichereinrichtung, das die Batteriespannung beim Einschalt en wiedergibt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zbih Einführen ein weiteres Schaltelement in Reihe mit dem Schaltelement und einen aweiteren Zeitgeberkreis aufweisen, der so eingerichtet ist, daß er das weitere Schaltelement für ein bestimmtes Intervall beim Einschalten leitend macht.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen Dämpfer am Baingang des Spannungsmeßkreises und vom weiteren Zeitgeberkreis gesteuerte Schaltmittel zum Effektivmachen des Dämpfers während des bestimmten Intervalls beim Einschalten.

23. Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustandseiner Batterie in einer batteriebetriebenen Motoranlage mit einer Batterie, mindestens einem Motor und mindestens einem Zerhackerkreis,

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der den. Stromfluß von der Batterie durch den Motor steuert, gekennzeichnet durch einen Zeitgeberkreis, der so geschaltet ist, daß er eine bestimmte Zeit nach Aufhören der Funktion des Zerhackerkreises in Funktion tritt, einen Spannungsmeßkreis, der mit der Batterie verbunden ist, und Anzeigemittel, die so geschaltet sind, daß diese von dem Meßkreis gesteuert werden, wobei der Zeitgeberkreis eine Funktion der Spannungsmeßmittel und der Anzeigemittel unterbindet, außer wenn der Zeitgeberkreis in Funktion gesetzt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitgeber einen durch Diodenmittel mit dem Zerhackerkreis verbundenen Kondensator aufweist, derart, daß er in einem entladenen Zustand gehalten wird, wenn der Zerhackerkreis in Funktion ist, wobei ein Ladeweg für den Kondensator vorgesehen ist und ein Spannungskomparator mit dem Kondensator verbunden ist, derart, daß ein Ausgang entsteht, wenn die Kondensatorspannung einen Sollwert überschreitet.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Schaltmittel, die vom Komparator betätigt werden und so geschaltet sind, daß dann, wenn sie nicht leitend sind, ein Stromversorgungskreis für den Meßkreis und die Anzeigemittel unterbrochen wird, wobei die Schalmtmittel leitend gemacht werden, wenn der Spaimungskomparator einen Ausgang erzeugt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch einen weiteren Spannungskomparator, der mit den Koiandensator verbunden ist und so übersteuernd eingerichtet ist, daß er die Schaltmittel nicht leitend macht, wenn die Kondensatorspannung über einen höheren Sollwett ansteigt.

27· Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch

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gekennzeichnet , daß die Meßmittel eine Widerstandskette, die in Reihe mit den Schaltmitteln parallel zur Batterie geschaltet sind, und mehrere Spannungskomparatoren aufweisen, die mit ihren Stromversorgungsanschlüssen in Reihe zu den Schaltmitteln geschaltet sind, wobei die Komparatoren so eingerichtet sind, daß sie die Spannungen an jeweiligen Punkten an der Widerstandskette mit einer Bezugsspannung vergleichen.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigemittel mehrere Lampen in Reihe zueinander und zu den Schaltmitteln parallel zur Batterie aufweisen, wobei die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren mit den Verbindungen zwischen den Larapen in solcher Weise verbunden sind, daß zu irgendeinem Zeitpunkt nur eine Lampe aufleuchtet.

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