DE69409863T2 - Batterieladegerät - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Batterieladen und insbesondere auf ein Batterieladegerät, das sowohl bei Nickel- Cadmium (NICD)-Batterien oder Nickel-Metall-Hydrid (NINH)- Batterien verwendet werden kann.
• Durch die Ausbreitung tragbarer Apparate und Geräte steigt die Nachfrage nach wiederaufladbaren Batterien täglich. Dies hat Innovation und Verbesserung bei der Konstruktion wiederaufladbarer Batterien mit sich gebracht. Die am häufigsten benutzte, in tragbaren Anwendungen verwendete Sekundärbattene ist die Nickel-Cadmium (NICD)-Batterie.
• Obwohl neuere NICD-Batterien höhere Energiedichten bieten, übertrifft die Nachfrage nach mehr Leistung und längerer Betriebszeit das Tempo ihres Fortschritts. Es gibt auch zunehmend Bedenken gegenüber der Verschmutzung der Umwelt beim Entsorgen gebrauchter NICD-Zellen entsprechend der giftigen Natur ihres Cadmium-Gehalts. Dies schaffte ein dringendes Bedürfnis für eine neue Art von Batterien als Ersatz für die NICD-Zellen. Diese Batterie sollte eine höhere Energiespeicherdichte haben als die besten NICD-Konstruktionen, sollten aber keinen schädlichen Inhalt in seiner Zusammensetzung besitzen, der bei der Entsorgung der Umwelt schaden kann (d. h. leicht entsorgbar).
• Die neue Nickel-Netall-Hydrid (NIMH)-Batterie schafft eine brauchbare Alternative zu ihrem NICD-Gegenstück, da sie die zwei obengenannten Anforderungen erfüllt. Die durchschnittliche Kapazitätsverbesserung der NTMH-Zelle gegenüber der Hochleistungs-NICD-Zelle beträgt ungefähr 30%. Da sie in ihrer Zusammensetzung kein Schwermetall enthält, hat sie auch minimale Auswirkungen auf die Umwelt und ist folglich leicht entsorgbar. Somit gibt es nun eine Nachfrage nach einem Batterieladegerät, das sowohl NICD- als auch NINH-Batteriezellen laden kann. Eine Schwierigkeit ergibt sich daraus, daß diese Batterien unterschiedliche Ladecharakteristika haben.
• Beim Laden einer NICD- oder NIMH-Batterie, nehmen die Spannungs- und Zellentemperatur-Charakteristika die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Form an. Wie in Figur 5 dargestellt, steigt die Batteriespannung während des Ladens langsam für 90% der Batteriekapazität an, beginnt aber danach vom Punkt P1 in Figur 5 an steil zu steigen. Die Spannung nivelliert sich dann beim Punkt P3 und beginnt bei einer NICD-Batterie dann abzufallen zwischen Punkt P3 und Punkt P4. Dies ist in Figur 5 als Kurve b gezeigt. Bei einer NIMH-Batterie tendiert die Spannung jedoch dazu, zwischen den Punkten P3 und PS in Kurve a von Figur 5 abzuflachen.
• Figur 6 veranschaulicht die Temperaturkurve. Die Temperatur steigt allmählich an für 90% der Kapazität (mit einem steileren Anstieg für die NIMH-Batterie) und steigt steiler an nahe dem Punkt voller Ladung. Die Punkte P6 bis P7 in Kurve c repräsentieren eine NICD-Batterie und die Punkte P8 bis P9 in Kurve d repräsentieren eine NIMH-Batterie.
• Es ist gegenwärtig bekannt, das Batterieladeende für NICD- Batterien unter Verwendung eines Negativ-dV-Detektionsverfahrens zu detektieren, nämlich den Einbruch zwischen P3 und P4 bei Kurve b in Figur 5 zu detektieren. Es ist weiterhin bekannt, bei NIMH-Batterien ein dT/dt- oder Spitzenspannungsdetektionsverfahren zu verwenden. Das dT/dt-Detektions-verfahren betrachtet die Anderung zwischen den Punkten P6 und P7 bei der NICD-Kurve und zwischen den Punkten P8 und P9 bei der NIMH- Kurve. Das Spitzenspannungsverfahren detektiert den Spitzenwert P3 in Figur 5. Folglich besteht eine Schwierigkeit bei existierenden Batterieladegeräten darin, daß es notwendig ist, festzu stellen, welche Art von Batterie geladen wird, und dementsprechend das Verfahren zur Detektion des Ladungsendes auszuwählen.
• Überdies leidet jede der existierenden Detektionsverfahren an Nachteilen.
• Bei NICD-Batterien im Falle der Verwendung von -dV-Detektion ist die Wahrscheinlichkeit der Falschdetektion und des vorzeitigen Ladeabruchs hoch in Folge der Schalthäufigkeit und anderer während des Betriebs des Ladegeräts gegenwärtiger Störsignale an der Batteriespannung.
• US-Patent No. 5,206,579 beschreibt ein Batterieladeschena, bei dem ein Mittel zum Halten der maximalen Spitze verwendet wird, um das Ladeende einer Nickel-Cadmium-Batterie zu detektieren.
• WO-A-92 11680 beschreibt ein Batterieladeschema, das in der Lage ist, verschiedene Arten von Batterien zu laden. Um das beschriebene Schema zu implementieren, beinhaltet jede Batterie ein elektrisches Element, das mit einem der Anschlüsse gekoppelt ist. Das elektrische Element, das in der beschriebenen Ausführungsform die Gestalt eines Widerstands hat, zeigü der Batterieladung die Art der Batterie und die Batteriekapazität der eingesetzten Batterie an. Die Batterieladung verwendet die Information, die sie von dem in der Batterie vorhandenen elektronischen Bauelement erhält, zum Festlegen des geeigneten Ladealgorithmus. Folglich muß bevor das Laden stattfindet, der Batterietyp und dessen Kapazität festgestellt werden. Diese Feststellung wird auf Grundlage von Informationen gemacht, die durch speziell modifizierte Batterien bereitgestellt wird.
• Wenn bei NIMH-Batterien nur dT/dt verwendet wird, werden diese normalerweise nicht mit einer vollen Ladung (100%) versehen. Folglich muß eine Pufferladung mit niedrigerem Strom, welche eine Einspeisung für drei oder vier Stunden erfordern kann, be reitgestellt werden, um eine volle Ladung sicherzustellen.
• Wenn nur Null-dV/dt (oder Spitzenspannung) zur Detektion bei NIMH-Batterien verwendet wird, ist eine falsche Detektion ebenso üblich, da der größte Teil der Ladekurve (von 10% bis 90% in Figur 5) ebenfalls verhältnismäßig flach ist abhängig von der Laderate.
• Die Erfindung zielt darauf ab, ein vielseitiges Ladegerät bereitzustellen, welches sowohl für NICD- als auch NIMH-Batterien verwendet werden kann.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt eine Batterieladeschaltung mit:
• Einer Spannungseinbruchsdetektionsschaltung zum Erzeugen eines ersten Detektionssignals nach Detektion eines Einbruchs bei der Zellenspannung in Bezug auf die Zeit; und
• eine Spitzenspannungsdetektionsschaltung zur Erzeugung eines zweiten Detektionssignals nach Detektion eines Zeitraums mit konstanter Zellenspannung in Bezug auf die Zeit;
• Mitteln für die Freigabe der Detektionsschaltungen zum Simultanbetrieb und zum Freigeben beider Detektionsschaltungen, auf die Batteriespannung von einer zu ladenden Batterie anzusprechen; und
• Batterielademitteln, die verschaltet sind, die ersten und zweiten Detektionssignale zu erhalten, wobei die Batterielademittel dafür ausgelegt sind, die Batterie zu laden, bis eines der ersten und zweiten Detektionssignale erzeugt wird.
• Folglich ermöglicht die vorliegende Erfindung, ein Batterieladegerät zu konstruieren, welches sowohl für NICD- als auch NIMH-Batterien verwendet werden kann ohne die Notwendigkeit, den Typ der Batterie, die geladen wird, zu identifizieren.
• Vorzugsweise umfassen die Freigabemittel eine Schaltung zum Messen der Anderungsrate der Temperatur einer zu ladenden Batteriezelle in Bezug auf die Zeit (eine dT/dt-Schaltung). Die Freigabemittel können auch eine Schaltung zum Messen der Anderungsrate der Zellenspannung in Bezug auf die Zeit (eine dV/dt- Schaltung) umfassen.
• Des Weiteren kann eine geeignete der dV/dt- und dT/dt- Schaltungen ausgewählt werden für die Ausführung von Vormessungen vor den tatsächlichen Messungen zur Ladebeendigung. Die Auswahl zwischen der dV/dt-Schaltung und den dT/ät-Schaltungen kann reaktiv auf einen in dem Batteriepack enthaltenen Heißleiter erfolgen.
• Die Vormessung unter Verwendung der dV/dt- oder dT/dt-Schaltung ist insbesondere nützlich zur Vermeidung einer Falschdetektion aufgrund von Störsignalen.
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie selbige in Betrieb gesetzt werden kann, wird nun anhand von Beispielen auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen, bei denen
• Figur 1 ein Blockdiagramm eines Batterieladesystens ist;
• Figur 2 ein Schaltbild einer Batterieladegerätsteuerung ist;
• Figur 3 ein die Betriebssequenz der Batterieladegerätsteuerung darstellendes Flußdiagramm ist;
• Figur 4 ein Blockdiagramm derjenigen, den Batterieladegerätmonitor bildenden Bauteile ist;
• Figur 5 ein Verlauf der Spannung über der Kapazität unter Darstellung der Charakteristika von NIMH (a)- und NICD (b)-Zellen ist;
• Figur 6 ein Verlauf der Temperatur über der Kapazität unter Darstellung der Charakteristika von NIMH (d)-und NICD (c)-Zellen ist;
• Figur 7 ein Blockdiagramm des Negativ-(-dV)-Spannungsdetektors ist; und
• Figuren 8a und 8b erläutern, wie die -dV detektiert und das Problem von Störsignalspitzen löst.
• Es folgt eine Beschreibung eines billigen, zuverlässigen, leistungsfähigen und genauen Batterieladegeräts zum Ultraschnell- oder Schnell-Laden (eine Stunde oder unter einer Stunde Ladezeit) von NICD- oder NIMH-Batterien. Die Detektionskonzepte beinhalten eine universelle Ladeendedetektion, wenn NICD- und/oder NINH-Batterien geladen werden, ohne der Notwendigkeit, anzuzeigen, welche Art von Batterie vom Benutzer angewendet wird; eine einfache, billige aber genaue Art, eine Negativ- Delta-V-Detektion zu implementieren (mit der sich die vorliegende Erfindung grundsätzlich beschäftigt); und eine ganze Reihe von Lade-Beendigungs-Techniken, um ein schnelles aber sicheres Batterieladen sicherzustellen.
• Figur 1 erläutert eine Batterieladesteuerung Y3 bei Verwendung mit einem AC/DC-Umsetzer Y1, mit einer Konstantstromladeschaltung Y2 und einem NICD- oder NIMH-Batteriepack Y4 zur Realisation eines grundlegenden schnellen (eine Stunde oder weniger) Batterieladegeräts.
• Der AC/DC-Umsetzer Y1 ist über ein Schaltelement in Form eines Transistors Y6 mit der Primärseite eines Transformators Y17 verbunden. Die Primärseite des Transformators Y17 ist mit dem Ausgang eines Brückengleichrichters Y5 verbunden, über den eine AC-Spannungsversorgung Y8 mit einem Bereich von 90 bis 270 V angeschlossen ist. Der AC/DC-Umsetzer Y8 konvertiert Wechseispannung (AC) der Versorgung Y8 in Gleichspannung (DC) auf Leitung Y7 auf der Sekundärseite des Transformators Y17 durch den Brückengleichrichter Y5 und das Schaltelement Y6. Spannungsleitung Y7 stellt zusätzlich zur Spannungsversorgung eines tragbaren Computers durch einen Hilfsausgang AO auch die Spannung zum Batterieladen durch die Konstantstromladeschaltung Y2 zur Verfügung. Die Konstantstromladeschaltung ist ein Leistungsumsetzer, der einen Konstantstrom durch seinen Ausgang Qc bereitstellt, um den Batteriepack Y4 zu laden. Ein verhältnismäßig konstanter Strom wird zum Laden der Batterie benötigt, wenn ein Spannungseinbruchs (-dV)-Verfahren einer Ladeendedetektion verwendet werden soll, da irgendeine Anderung beim Spannungspegel während des Ladens dann von der Kapazität der Batterie herrühren muß. Bezugszeichen Y9 bezeichnet einen Heißleiter, der mit dem Batteriepack Y4 aus Gründen, die später erläutert werden, bereitgestellt werden kann.
• Figur 2 stellt den Aufbau der Batterieladesteuerung Y3 (innerhalb der strichpunktierten Begrenzung) dar. In Figur 2 bezeichnen die dicken schwarzen Linien einen 8-Bit-Bus und die dünne Linie bezeichnet eine einzelne Bitleitung. Die Eingangssignale für die Ladesteuerung Y3 umfassen eine Spannung am Hilfsausgang A0 (Anschluß AUX), die Batteriespannung (Anschluß Vbatt), ein Zelltemperatursignal (Anschluß Temp) und ein Spannung-Ein-Signal (Anschluß Power-on) . Ausgänge von der Ladesteuerung Y3 werden durch Treiber M20, M21 und M22 bereitgestellt, um entsprechend ultraschnelles Laden, schnelles Laden oder Pufferladen bei der externen Ladeschaltung Y2 zu implementieren.
• Beim Einschalten der Spannungsversorgung implementiert ein Leistungsteilungsdetektor M2 ultraschnelles Laden. Dies erfolgt mittels geeigneter Signale von den - und Q-Ausgängen 2, 4 des Leistungsteilungsdetektors M2 durch Gatter M18 und M19, welche die Treiber M20 und M21 steuern. Das Gatter MiS hat einen an den -Ausgang 2 des Leistungsteilungsdetektors M2 angeschlossenen Eingang und sein anderer Eingang ist an den -Ausgang 22 eines Flip-Flops M17 angeschlossen, das später beschrieben wird. Das Gatter M19 hat einen an den Q-Ausgang 4 des Leistungsteilungsdetektors M2 angeschlossenen Eingang und sein anderer Eingang ist an den -Ausgang 22 des Flip-Flops M17 angeschlossen. Wenn der Computer ausgeschaltet ist, befindet sich der Ladevorgang im ultraschnellen Modus. Die tatsächliche Implementierung der Laderate erfolgt durch die externe Ladeschaltung Y2, die durch die Treiber M20, M21 und M22 gesteuert wird. Eine ausführliche Beschreibung der Leistungsteilerdetektoreinrichtung M2 einschließlich dessen, wie Messungen und Entscheidungen vorgenommen werden, ist in unserer anhängigen Anmeldung Nr. (Page White & Farrer Ref. 73682) dargeboten, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin miteingeschlossen wird.
• Die vom Heißleiter Y9 (Figur 1) gelesene Zellentemperatur wird dem Temp-Anschluß zugeführt und durch einen ADC-Kanal plus Filter M4 in eine Heißleiterdetektorschaltung M6 eingespeist. Für den Fall, daß der Heißleiter Y9 in dem Batteriepack Y4 verwendet wird und mit der Ladesteuerung verbunden ist, wird ein dT/dt-Detektor M7 durch den Q-Ausgang 6 des Heißleiterdetektors M6 freigegeben. Wenn ein Heißleiter nicht verwendet wird, wird ein dV/dt-Detektor M5 durch den -Ausgang 8 des Heißleiterdetektors M6 freigegeben.
• Wenn der dT/dt-Detektor M7 freigegeben ist, wird die Anderungsrate der Zelltemperatur gemessen. Wenn diese Rate eine bestimmte Grenze überschreitet, wird ein dT/dt-Flag gesetzt werden, das eine schnell steigende Zelltemperatur anzeigt, was normalerweise kurz vor dem Ladeende der Batterie der Fall ist. Das Setzen des dT/dt-Flags wird durch einen "High"-Pegel an dem Q- Ausgang 10 des dT/dt-Detektors von Block M7 angezeigt.
• Wenn der dV/dt-Detektor M5 freigegeben ist, wird die Anderungs rate der Batteriespannung gemessen. Wenn festgestellt wird, daß er bei einer oder über einer vorgegebenen Rate steigt, wird ein dV/dt-Flag gesetzt werden. Dies ist auch eine Meldung dafür, daß sich das Ladeende nähert, da normalerweise nahe dem Ladeende (90 %-Kapazitätspunkt) die Batteriespannung steil ansteigt bevor sie bei ihrem Spitzenwert abflacht und später einbricht (im Falle einer NICD-Batterie) oder sich einebnet (im Falle einer NIMH-Batterie).
• Ganz gleich ob das dV/dt- oder das dT/dt-Flag gesetzt ist, werden sowohl ein -dV-Detektor M9 als auch ein Null-dV/dt-Detektor M10 durch die Q-Ausgänge 12, 10 von den dV/dt- und dT/dt- Detektoren M5 und M7 über ein Gatter M8 freigegeben. werden. Bei dem -dV-Detektor M9 wird nach dem Setzen des dT/dt- oder dV/dt- Flag ein beliebiger Spannungseinbruch detektiert und verifiziert werden. Die Bestätigung einer wahren Spannungseinbruchsdetektion wird durch ein -dV-Flag durch Setzen eines "High"- Pegels an dem Q-Ausgang 14 des -dV-Detektors M9 angezeigt werden. Eine ausführliche Darlegung des -dV-Detektors folgt später. Gleichzeitig mißt der 0-dV/dt-Detektor M10 den Anstieg der Batteriespannung bis ein flacher Anstieg innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens detektiert wird. Dieser flache Anstieg zeigt an, daß die Spitzenspannung der Batterie erreicht worden ist und als Ladeende-Anzeige verwendet werden kann, insbesondere für eine NIMH-Batterie, die bei ihrem vollen Ladezustand einen deutlichen Spannungseinbruch nicht vorweisen kann. In die sen Zustand wird dessen Q-Ausgang 16 auf "High" gesetzt.
• Da die -dV- und Null-dV/dt-Detektoren M9, M10 simultan arbeiten, kann entweder ein Spannungseinbruch oder ein flacher Anstieg detektiert werden, um das Ladeende anzuzeigen abhängig davon, nach welcher Detektion zuerst detektiert wird. Somit können sowohl NICD- als NIMH-Batterien durch das gleiche System geladen werden ohne das Erfordernis, dem System mitzuteilen, welche Art von Batterie verwendet wird.
• Das Setzen des -dV-Flags oder des Null-dV/dt-Flags, das durch ein "High" am Q-Ausgang 14 von M9 oder 16 von M10 angezeigt wird, wird das Flip-Flop M17 über ein Gatter M16 gesetzt. Wenn einmal M17 durch ein "High" an seinem D-Eingang 18 gesetzt ist, wird sein Q-Ausgang 20 auf "High" gehen, um das Pufferladen freizugeben, und sein Q-Ausgang 22 wird auf "Low" gehen zum Abschalten des Ultraschnell- oder Schnell-Ladens über die Gatter M18, M19, die mit den Treibern M20, M21 verbunden sind.
• Die Schaltungen M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9 und M10 bilden einen Batterielademonitor BCM, der unter Bezugnahme auf Figur 4 detaillierter beschrieben wird.
• Das Flip-Flop M17 kann neben M9 und M10 auch durch andere Schaltungen gesetzt werden wie im folgenden beschrieben wird.
• Ein Batterieanwesenheitsdetektor M15, der zur Abfrage der Batteriespannung am Anschluß Vbatt über einen ADC-Kanal und ein Filter M3 verschaltet ist, kann feststellen, ob eine Batterie an dem Vbatt-Terminal gegenwärtig ist oder nicht. Dies ist deshalb, da der Qc-Ausgang 1 des Konstantstromladegerätes Y2 in Figur 1 einen voreingestellten Spannungswert voraussetzt, wenn die Batterie Y4 nicht angeschlossen ist, der entscheidend höher ist als die maximale Spannung, welche die Batterie in ihrem vollen Ladezustand erreichen kann. Wenn somit der Batteneanwesenheitsdetektor M15 einen Wert detektiert, der näher ist zu dem voreingestellten Ausgangspegel des Konstantstromladegeräts Y2, wird er dies so interpretieren, daß die Batterie nicht gegenwärtig ist, und das Flip-Flop M17 über das Gatter M16 setzen durch Führen eines "High"-Pegels an seinem Q-Ausgang 24.
• Wenn jedoch eine Batterie folglich mit dem Batterieanschluß wieder verbunden wird, wird der Batterieanwesenheitsdetektor M15 deren Gegenwart detektieren und seinen Q-Ausgang 24 auf einen "Low"-Pegel zurücksetzen Dieser negativ verlaufende Übergang wird eine Rücksetzschaltung M26 triggern, um alle Detektoren in der Batterieladesteuerung Y3 durch ein Signal RAD an seinem Ausgang für einen neuen Detektionszyklus zurückzusetzen Dies erlaubt es, neue Batteriepack nach dem Austausch zu laden ohne das Erfordernis des Wiedereinschaltens der Stromversorgung.
• Das Flip-Flop M17 ist normalerweise zurückgesetzt, um Ultraschnell- oder Schnell-Laden freizugeben, wobei die Treiber M20 und M21 freigegeben sind und der Treiber M22 abgeschaltet ist nach dem Anlaufen der Versorgungsspannung, vorausgesetzt daß die Umgebungstemperatur im Batteriepack Y4 vor dem Ladestart in ein Temperaturfenster fällt. Dieses Temperaturfenster wird festgesetzt durch einen Bereich, der durch einen niedrigsten und höchsten Wert definiert wird, wie z.B. entsprechend 0ºC und 40ºC. Der Grund dafür ist, daß wenn die Umgebungstemperatur im Umfeld des Batteriepacks Y4 außerhalb dieses Bereiches ist, ist Ultraschnell- oder Schnell-Laden der Batterie nicht ratsam aufgrund von Ladeeffektivitäts- und Sicherheitsgründen. Dieser Umgebungstemperaturvergleich wird durch einen Umgebungstemperaturdetektor M24 durchgeführt, der den Temperaturbereich Rt an seinem Eingang erhält. Der Detektor M24 wird beim Anlauf der Versorgungsspannung frefge geben durch ein Signal an seinem Freigabeeingang 30. Wenn die Temperatur innerhalb des Bereiches liegt, wird der Detektor M24 an seinem Q-Ausgang 32 ein "High"- Signal an einen Setzkontakt 34 des Flip-Flops M17 ausgeben. Danach werden die Q- und Q-Ausgänge 20, 22 von M17 durch die Zustände von einer von acht Detektionsschaltungen M9, M10, M11, M13, M14, M15, M25 oder M28 bestimmt, was bedeutet, daß ein "High"-Signal von den Ausgängen einer dieser Schaltungen Ultraschnell- oder Schnell-Laden unterbindet und Pufferladen freigibt.
• Die Detektionsschaltungen M9, M10 und M15 sind oben beschrieben worden. M11 bezeichnet einen Maximaltemperaturdetektor, der die digitale Form der Zelltemperatur während des Ladens von dem Temp-Eingang über den ADC-Kanal und das Filter M4 abfrägt. Der Maximaltemperaturdetektor M11 wird ein Temp-Flag an seinem Q- Ausgang 38 setzen, wenn sein Eingang einen bestimmten, intern gesetzten, maximalen Wert Tmax überschreitet. Dieser maximale Wert Tmax kann im Bereich von 50 bis 60ºC sein. Überhalb dieser Temperatur (um 1ºC oder mehr) ist es nicht ratsam, die Batterie unter Verwendung eines hohen Stromes zu laden aufgrund von Ladeeffektivitäts- und Sicherheitsgründen. Das Setzen des Temp- Flags auf Leitung 38 wird das Flip-Flop M17 setzen und dabei die Laderate auf den Puffermodus umschalten.
• Während der ersten 3 bis 5 Minuten des Ladezyklus wird die Anderungsrate der Batteriespannung am Anschluß Vbatt durch eine "Volle"-Zelle-Detektorschaltung M25 überwacht. Da bei einer bereits geladenen Batterie deren Spannung schnell während der ersten paar Minuten des erneuten Ladens ansteigt, kann dieses Ereignis durch die Schaltung M25 detektiert werden, um eine "volle" Batterie anzuzeigen. Demnach wird an dessen Q-Ausgang 40 ein "High"-Signal erzeugt, das das Flip-Flop M17 über das Gatter Mi6 setzt. Der zum Setzen der Anfangsperiode für diese "Volle"-Zelle-Detektion verwendete Zeitrahmen wird durch einen monostabilen Zeitgeber M12 erzeugt, der durch das Versorgungsspannungseinschalts ignal vom Spannungsversorgungseinschaltanschluß getriggert wird.
• Es gibt auch einen Maximalspannungsdetektor M28, der die Batteriespannung während der ersten paar Minuten des Ladezyklus mißt und das Laden abbricht, wenn deren Wert eine maximalespannungsreferenz Vmax, überschreitet, da die Batterie höchstwahrscheinlich "voll" ist. Dies erfolgt durch dessen Q-Ausgang 44, der auf "High" geht und der an das Gatter M16 über ein Gatter M29 angelegt wird. Der für diese Detektion verwendete Zeitrahmen wird ebenfalls von dem monostabilen Zeitgeber M12 abgenommen, der mit dem Freigabeeingang 42 des Maximalspannungsdetektors M28 verbunden ist. Durch Detektion vollgeladener Batterien während des ersten Teils des Ladezyklus durch die Detektoren M25 und M28 kann unnötiges Laden vermieden werden und die Batterie auch besser vor Überladen geschützt werden.
• Während des gleichen Zeitrahmens, der wie oben beschrieben durch den monostabilen Zeitgeber M12 gesetzt wird, arbeitet auch ein Fehlerzellendetektor M13. Nach diesem vorgegebenen Zeitrahmen, während dessen Ultraschnell- oder Schnell-Laden ausgeführt wird, wird der Detektor M13 die Batteriespannung messen und wenn diese unter einem bestimmten minimalen Pegel Vmin, ist, geht sein Q-Ausgang 46 auf "High" und das Flip-Flop M17 wird gesetzt.
• Schließlich gibt es einen Abwärtszähler-Zeitgeber M14, der mit dem Abwärtszählen beginnt nach dem Erhalt des Versorgungsspannungseinschaltsignais an seinem Eingang 48 und das Flip-Flop M17 über seinen Q-Ausgang 50 durch das Gatter M16 setzt, wenn sein Zählerstand bis auf null abgenommen hat. Sowohl dieser Zeitgeber M14 als auch der Maximaltemperaturdetektor M11 sind wichtig, um das Laden zu beenden in Fällen, bei denen die Hauptdetektionsverfahren (dV/dt M5 dT/dT M7-dV M9 und 0-dV/dt M10) versagen, um so das Überleben des Batteriepacks bei dem hohen Ladestrom sicherzustellen.
• M27 bezeichnet eine Taktschaltung, die für jeden Ladezyklus Taktsignale erzeugt. Sämtliche Auslesewerte werden einmal in jedem Ladezyklus abgenommen.
• Figur 3 ist das Flußdiagramm der Operation innerhalb der beschriebenen Batterieladeschaltung.
• Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung, jedoch bevor Ladebeginn wird die Zelltemperatur in der Umgebungstemperaturdetektorschaltung M24 gemessen. Wenn sie außerhalb des Temperaturfensters Rt (0ºC bis 40ºC, wie oben beschrieben) fällt, wird Pufferladen M22 durchgeführt bis sie wieder in den Bereich fällt. Wenn die Zelltemperatur innerhalb des Bereiches ist, wird Ultraschnell-Laden M20 durchgeführt werden.
• Während der ersten paar Minuten des Ladens, die durch den monostabilen Zeitgeber M12 festgesetzt werden, wird die Batteriespannung durch die Schaltung M28 gemessen. Wenn sie einen bestimmten Pegel pro Zelle überschreitet, zeigt dies an, daß die Batterie bereits voll geladen ist, so daß Hochstromladen unnötig ist. Das ultraschnelle Laden wird beendet und durch ein Pufferladen (im "Burst"-Modus) ersetzt. Zusätzlich wird die Anderungsrate der Batteriespannung auch durch einen "Volle"- Zelle-Detektor M25 innerhalb des gleichen Zeitrahmens überwacht. Wenn eine bestimmte Schwelle überschritten wird, was auch eine "Volle"-Zelle anzeigt, wird ultraschnelles Laden angehalten und in den Pufferladungs-"Burst"-Modus eingetreten.
• Der Batteriepegel wird während der gleichen Periode durch M13 auf Fehlerbedingungen hin überprüft. Wenn die Batterie als fehlerhaft befunden wird, wird das ultrasqhnelle Laden angehalten und in den Pufferladungs-"Burst"-Modus eingetreten. Nach den durch den monostabilen Zeitgeber M12 bestimmten ersten paar Minuten erfolgt keine Überprüfung auf einen maximalen Spannungspegel, Fehlerspannungspegel und "Volle"-Zelie-Detektion.
• Als nächstes wird der mit der A0-Leitung (Figur 1) verbundene Computer auf seinen Ein-Aus-Status durch den Leistungsteilungsdetektor M2 überprüft, um zu entscheiden, ob mit dem ultraschnellen Laden fortgefahren wird oder auf Schnell-Laden umgeschaltet wird.
• Die Batterie wird dann auf den Einschluß eines Heißleiters Y9 beim Block M6 überprüft. Wenn ein Heißleiter verwendet wird, wird dT/dt (Anderungsrate der Zellentemperatur) beim Block M7 gemessen. Wenn ein Heißleiter nicht verwendet wird, wird dV/dt (Anderungsrate der Batteriespannung) beim Block M5 gemessen. Bei diesen zwei Blöcken wird dT/dt oder dV/dt für die Vormessungsphase überwacht und die jeweiligen Flags entsprechend dem Auftreten einer Detektion gesetzt.
• Das Setzen entweder des dT/dt- oder dV/dt-Flags vervollständigt die Vormessungsphase und öffnet das Gatter für die abschließende Ladeendedetektion bei M9 (zur Detektion des Setzens des -dV- Flags) und MlO (zur Detektion des Setzens des Null-dV/dt-Flags) gleichzeitig. Setzen entweder des -dV-Flags oder Null-dV/dt- Flags vervollständigt die Ladeendedetektion, nach der das Laden dürch den "Burst"-Modus (Pufferladung) ersetzt werden wird.
• Wenn die Batterie noch nicht dem Ladeendpunkt nahe ist, folgt eine Scan-Zeit, während der die Batterieanwesenheitsdetektion (durch M15), Zelltemperaturdetektion (durch M11) und Ladezeitdetektion (durch M14) erfolgen. Wenn die Batterie entfernt wird, wird das Laden angehalten und der "Burst"-Modus (Pufferladen) eingeschaltet In dem "Burst"-Modus werden die Batteriekontakte kontinuierlich abgefragt und wenn eine Batterie wieder angeschlossen wird, wird der ganze Ladezyklus wiederholt.
• Wenn die Zelltemperatur einen maximalen Wert Tmax überschreitet, wird das Hochstromiaden angehalten und durch den "Burst"- Modus ersetzt werden. In gleicher Weise wird, wenn der intern gesetzte Zeitgeber M14 bis auf 0 herunterzählt bevor irgendeine andere Detektion erfolgt ist, das Laden ebenfalls angehalten.
• Anderenfalls wird der ganze Ladezyklus sich wiederholen vom Punkt "A" bis zum Abbruch durch den "Burst"-Modus.
• Im "Burst"-Modus wird der Pufferladestrom gesetzt, M22. Der Batterieanwesentheitsdetektor M15 detektiert, ob eine "voile" Batterie entfernt und durch einen anderen Pack ersetzt wird. In diesem Fall wird das Laden erneut von Anfang an gestartet ohne der Notwendigkeit einer Aus- und Wiedereinschaitprozedur der Versorgungsspannung. Anderenfalls, wenn einmal im "Burst"-Modus, wird der Ladezyklus in diesen Modus verbleiben bis der Spannungsversorgüngs-Einschalt-Reset erneut angewendet wird.
• Figur 4 ist ein Blockdiagramm eines Batterieiademonitors BCM. Der Batterielademonitor BCM umfaßt den ADC-Kanal und das Filter M3, die mit dem Batteriespannungseingangsanschluß Vbatt, den ADC-Kanal und das Filter M4, die mit dem Zelientemperatureingang Temp verbunden sind, den dV/dt-Detektor M5, den Heißleiter-Detektor M6, den dT/dt-Detektor M7, das Gatter M8, ein weiteres Gatter B4, den -dV-Detektor M9 und den 0-dV/dt-Detektor Mb. Das Gatter M16 ist in Figur 4 gezeigt, jedoch sind nur zwei seiner Eingänge dargestellt. Das Gatter M16 ist mit dem Fiip-Flop M17 verbunden gezeigt. Figur 4 zeigt auch einen Zeitgeber B11, der ein Taktsignal Takt von dem Takt M27 in Figur 2 erhält und Ausgangssignale Tclk und Vclk erzeugt. Es folgt nun eine detailliertere Beschreibung der Betriebsweise des Batterielademonitors BCM. Es ist zu bemerken, daß Figur 4 die ADC- Kanäle und die Filter M3 und M4 jeweils als zwei Komponenten zeigt, nämlich jeweils einen ADC-Kanal B1 B7 und jeweils ein Digitalfilter B2, B8.
• Die Batteriespannung wird an dem Vbatt-Anschluß gemessen und wird von ihrer analogen Form in eine digitale Form durch einen Kanal des Analog-Digitai-Umsetzers Bi umgesetzt. Der digitale Wert wird dann in das einfache digitale Filter B2 zum Filtern eingespeist durch einen 8-Bit-Bus 60.
• In gleicher Weise wird die Zelltemperatur durch den Temp-Anschluß gemessen und in einen anderen Kanal des Analog-Digital- Umsetzers B7 eingespeist und durch das digitale Filter B8 gefiltert. Der Heißleiter-Detektor M6 tastet die 8-Bit- Information von dem Filter B8 ab und entscheidet, ob ein Heißleiter Y9 verwendet wird oder nicht. Wenn ja, wird der dT/Detektor, M7 freigegeben werden und der dV/dt-Detektor, M5, abgeschaltet. Im anderen Fall wird M5 freigegeben und M7 abgeschaltet.
• Wenn der dV/dt-Detektor M5 freigegeben ist, wird er den Gradienten (dV/dt) der Spannungsladekurve überwachen, welche wie in Figur 5 dargestellt, verläuft. Wie aus Figur 5 zu ersehen ist, gibt es einen substantiellen Zuwachs beim Gradienten zwischen den Punkten P1 und P2 und dies bewirkt, daß ein dV/dt- Flag gesetzt wird. Wenn der dT/dt-Detektor M7 freigegeben ist, wird er in gleicher Weise den Gradienten (dT/dt) der Temperaturkurve wie in Figur 6 dargestellt überwachen, bis er eine starke Zunahme beim Gradienten zwischen den Punkten P6 und P7 in Kurve C für eine NICD-Batterie oder den Punkten P8 und P9 in Kurve D für eine NIMH-Batterie detektiert, wenn er ein dT/dt- Flag setzen wird. Der Gradient wird durch Vornahme sequentieller Messungen der Spannung oder Temperatur bei durch den Zeitgeber B11 erzeugten Intervalldauern (z. B. zwischen den Punkten P1 und P2 in Figur 5) überwacht. Tclk setzt die Intervalldauer für dT/dt-Messungen und Vclk setzt die Intervalldauer für dV/dt-Messungen fest.
• Wenn eines der dV/dt- und der dT/dt-Flags gesetzt ist, werden der -dV-Detektor M9 und der 0-dV/dt-Detektor Mb gleichzeitig aktiviert durch das Gatter M8, wobei -dV (Spannungseinbruchs)- und 0-dV/dt (Spannungspegel)-Messungen gleichzeitig ablaufend vorgenommen werden. In diesem Stadium werden Batteriespannungsmessungen (durch den 8-Bit-Bus von dem Filter B2) von dem -dV- Detektor M9 bei 1-Sekunden-Intervallen vorgenommen, um irgendeinen negativen Spannungseinbruch zu überwachen. Wenn dieser Einbruch einmal detektiert wird (Punkte P3 und P4, Figur 5b), wird ein -dV-Flag gesetzt. Dies zeigt eine Ladeende-Bedingung bei einer NICD-Batterie an.
• Zur gleichen Zeit zu der der Batteriespannungsanstieg zwischen Punkten überwacht wird, wird deren Intervall durch ein Taktsignal Zclk gesetzt. Zclk ist ein Taktsignal, das von dem Gatter B4 hergeleitet wird, dessen Eingangssignale von dem dV/dt-Detektor M5 (Vclk) oder dem dT/dt-Detektor M7 (Tclk) abhängig davon, welche dieser Schaltungen für Formmessungen freigegeben ist, stammen. Sobald keine Anderung bei der Spannung zwischen den Punkten P3 und P5 in Figur 5 detektiert worden ist, wird das Null-dV/dt-Flag aufgrund eines flachen Spannungsanstiegs in diesem Bereich gesetzt werden. Dies zeigt eine Ladeendebedingung bei einer NIMH-Batterie an.
• Sobald das -dV-Flag oder das Null-dV/dt-Flag gesetzt ist, wird ein "High"-Pegel an dem D-Eingang 18 des Flip-Flops M17 durch das Gatter M16 verfügbar sein. Dieser "High"-Pegel wird durch den Q-Ausgang 20 von M17 beim nächsten Taktimpuls weiter geleitet, um das Pufferladen freizugeben. Der -Ausgang 22 des Flip-Flops M17 wird auf "Low" gehalten, um ultraschnelles oder schnelles Laden abzuschalten. An diesem Punkt wird der Batteriepack als voll erachtet und nur eine Niedrigkapazität-Pufferladung benötigt zum Aufrechterhalten, um die Seibstentladung der Zellen wieder aufzufüllen.
• Bei Inbetriebnahme wird der Setzanschlußstift 34 des Flip-Flops M17 auf "Low" gehalten und der Löschanschlußstift 35 (immer) auf "High" gehalten, um ultraschnelles oder schnelles Laden ("Low" am -Ausgang 22 und "High" am Q-Ausgang 20) abzuschalten, unabhängig davon, welches Signal an dem D-Eingang 18 verfügbar ist. Sobald das Freigabesignal (ein "High"-Pegel) an dem Setzanschlußstift 34 ankommt, wird das Hochstromladen (ultraschneller oder schneller Modus) aktiviert ("High" am - Ausgang und "Low" am Q-Ausgang) bis eine Detektion erfolgt durch den -dV-Detektor M9 oder den Null-dV/dt-Detektor Mb, nach welchem zum Pufferladen übergegangen wird.
• Figur 7 ist ein Schaltbild für den Negativ(-dV)-Detektor M9.
• Wie oben mit Bezug auf Figur 4 beschrieben, wird die Batteriespannung am Anschluß Vbatt in den Analog-Digital-Umsetzer (ADC) B1 eingespeist. Im ADC wird die Batteriespannung von einer analogen Form in eine digitale Form umgesetzt und in das digitale Filter B2 eingespeist. Nach der Filterung wird die 8-Bit-Information dann in einem Vaver-Register B3 gespeichert. Eine Vielzahl von Registern B5, B6, B17 sind dazu verschaltet, gefilterte Spannungswerte sequentiell zu erhalten. Das Vaver-Register B3 ist mit einem Vmax-Register B6 verbunden, welches mit einem Vaver1-Register B6 verbunden ist, welches wiederum mit einem Vaver2-Register B17 verbunden ist.
• Alle Register B3, B5, B6 und B17 werden durch ein Signal clk von einem Zeitgeber B18 getaktet, der sein Eingangssignal vom Takt M27 in Figur 2 übernimmt. Das Signal clk hat dieselbe Frequenz wie der Meßzyklus (die Frequenz, bei der die Messungen der Batteriespannung vorgenommen werden) . Beim ersten Taktimpuls werden Daten im Register B3 nach B5 verschoben, mit den letzten Batteriespannungsdaten, die in B3 gespeichert werden. Beim nächsten Zyklus werden die Daten durchgetaktet, so daß die Inhalte von B5 nach B6 verschoben werden, die Inhalte von B3 nach B5 usw.. Somit sollten nach vier Zyklen alle Register Vaver (B3), Vmax (B5), Vaven (B6) und Vaver2 (B17) Daten in sich haben.
• B14 ist ein Spitzenspannungsdetektor, der kontinuierlich die Daten vom Register B3 am Eingang 50 mit denen vom Register B5 am Eingang 52 vergleicht. Wenn Eingang 50 größer oder gleich dem Eingang 52 ist, wird ein Freigabesignal in das Register B5 eingegeben, so daß der höhere Wert (Inhalt von Register B3) in das Register B5 beim nächsten Taktzyklus geladen werden wird. Anderenfalls wird das Freigabesignal vom Spitzendetektor B14 nicht aktiv werden und der Inhalt des Registers B5 wird beim nächsten Zyklus nicht geändert werden. Somit enthält das Vmax Register BS immer den höchsten Spannungspegel in Aufzeichnung unter allen Registern.
• Ein -dV-Detektor B9 vergleicht die Inhalte von Register B3, in welches am aktuellsten eingelesen wird, mit dem vom Register B5, welches den höchsten Wert hält. Sobald der Inhalt in Register B3 um einen vorgegebenen Wert (z. B. 50 mV) niedriger ist als der in Register BS und durch einen -dV-Detektor B9 detektiert worden ist, wird dessen Q-Ausgang 56 auf "High" gehen.
• Die Register B6 und B17 enthalten die vorherigen Spannungsdaten vor der Detektion des Spannungseinbruchs. Ihre Daten werden zusammen mit denen vom Register B5 in einen Pegeldetektor B10 eingespeist. Nur wenn alle drei Dateneingänge gleich sind, wird der Q-Ausgang 58 des Pegeldetektors B10 auf "High" gehen.
• Wenn beide Q-Ausgänge vom -dV-Detektor B9 und Pegeldetektor B10 - detektiert von einem Gatter B11 - "High" sind, wird ein n- Bit-Schieberegister B12 freigegeben. Ein "High"-Signal wird zu seinem Q&sub0;-Anschlußstift beim nächsten Taktimpuls übermittelt werden. Dieses "High"-Signal wird zu dem Q1-Anschlußpin transferiert werden und das Signal am Eingang des Schieberegisters B12 zu dem Q&sub0;-Anschlußstift durch einen weiteren Taktimpuls übermittelt werden. Somit sollte nach n Taktimpulsen von dem Moment an, an dem beide Ausgänge von B9 und B10 auf "High" gehen, die ursprünglichen "High"-Pegel zu dem Qn-Anschlußstift übermittelt werden. Somit wird es n sukzessive Verifizierungen durch die Detektoren B9 und B10 brauchen, um alle Q-Anschlußstifte des Schieberegisters B12 "High" werden zu lassen. Dieses System kann zur Rückbestätigung irgendeiner möglichen -dV-Detektion verwendet werden, wobei die Anzahl der Male von der Anzahl der Ausgänge, die das Schieberegister anbieten kann, abhängt. Nur wenn alle Q-Anschlußstifte des Schieberegisters B12 "High" sind, wird die Ausgangsschaltung B13 die Gültigkeit der Detektion bestätigen. Sie wird ein "High"-Signal am Ausgang 62 ausgeben, um ultraschnelles oder schnelles Laden bei der externen Ladeschaltung Y2 abzuschalten.
• Im Falle einer Falschdetektion, wenn die Inhalte der Register B6 und B17 nicht gleich sind mit den Inhalten des Registers B5, ist es am wahrscheinlichsten, daß ein mit der Amplitude einer Spannungs-"Spitze" korrespondierender Wert in dem Register B5 abgespeichert worden ist. Wenn diese Situation auftritt, wird der Q-Ausgang des -dV-Detektors B9 "High" und der Q-Ausgang des Pegeldetektors B10 wird "Low" sein. Dies wird den Ausgang eines AND-Gatters BB1 dazu veranlassen, auf "High" zu gehen, da das AND-Gatter BB1 als einen seiner Eingänge den Q-Ausgang des -dV- Detektors B9 und als seinen anderen Eingang den durch ein Invertergatter 883 invertierten Q-Ausgang des Pegeldetektors P10 hat. Also wird durch das OR-Gatter BB2 das Register B3 freigegeben werden, ungeachtet des Zustandes des Spitzendetektors B14. Deshalb werden die Inhalte des Registers B3 in das Register B6 getaktet werden, die falschen Daten in dem Register B5 werden in das Register B6 getaktet werden und die Daten in dem Register B6 werden in das Register B17 getaktet werden. Der nächste Taktimpuls oder -zyklus wird in einer weiteren Falschdetektion resultieren, da die falschen Daten nun im Register B6 sind und darin resultieren, daß die falschen Daten in das Register B17 getaktet werden. Somit wird beim nächsten Taktimpuls oder -zyklus eine weitere Falschdetektion auftreten, aber die falschen Daten werden aus dem Register B17 gelöscht werden und die Schaltung aus Figur 7 mit weiteren Messungen fortfahren. Es ist ersichtlich, daß bei dem Ereignis, daß die Q-Ausgänge des -dV-Komparators B9 und des Pegeldetektors B10 "High" sind, der Ausgang des AND-Gatters BB1 "Low" ist und der Spitzendetektor B14 entweder das Register B5 durch das OR-Gatter BB2 freigibt oder abschaltet.
• Alle Lesewerte im Speicher werden während jeder Batteriespannungsmessung in einem fortlaufendem Prozeß ohne Rücksicht darauf, ob es irgendeine -dV-Detektion gibt oder nicht, aktualisiert. Alle Messungen und Gegenprüfungen erfolgen ohne irgendeine Unterbrechung des Ladens und innerhalb eines sehr kurzen Zeitrahmens (ein paar Sekunden), was eine sehr kurze Reaktion auf die Überwachung ergibt und Überladen vermeidet ohne irgendeinen Kompromiß mit der Genauigkeit. Ebenso ist minimales Filtern notwendig, was Kosten spart.
• Die mit Bezug auf Figur 7 oben beschriebene -dV-Detektion verwendet ein Detektionsverfahren, das von der Tatsache Gebrauch macht, daß die Batteriespannung sich sehr allmählich verändert, anders als Schaltgeräusche, die im Bereich von hunderten von kHz sind. Beim Aufrechterhalten der Messungen vor dem Moment, an dem -dV vermutlich auftreten soll, und auch durch Vornahme von Messungen nach dem Moment, ist es möglich, die Schaltgeräusche auszufiltern und nur nach echten Einbrüchen in der Spannung zu handeln.
• Wenn - bezugnehmend auf Figur 8a - die Amplitude bei V3 um mehr als die Schwelle (z. B. 50 mV) niedriger ist als jene bei V2, wird der Ablesewert bei V1 mit dem bei V2 verglichen. Wenn die Amplituden bei V1 und V2 nicht die selben sind, dann wird die Detektion als Störsignal zurückgewiesen, da nicht erwartet wird, daß die Spannungen bei V1 und V2 voneinander abweichen infolge der kurzzeitigen Dauer zwischen den Messungen (typischerweise Ein-Sekunden-Intervall)
• Wenn ein Spannungseinbruch von mehr als 50 mV (-dV-Detektionsschwelle) von V4 bis V5 detektiert wird, wird die Spannung bei V6 genommen und mit jener bei V4 verglichen. Wenn dies nicht mit dem früheren Spannungseinbruch (von V4 bis V5) übereinstimmt, wird die Detektion aus selbigem Grund ignoriert.
• Nur ein echter Spannungseinbruch von mehr als 50 mV wie jener in Figur 8b (von V8 bis V9) gezeigte, wird als eine echte -dV- Detektion behandelt werden, da V7 und V8 die gleiche Amplitude haben und V10 einen Pegel hat, welcher um mehr als 50 mV weniger ist als jener bei V8.

Claims (12)

1. Batterieladeschaltung mit:

einer Spannungseinbruchsdetektionsschaltung (M9) zum Erzeugen eines ersten Detektionssignals (14) nach Detektion eines Einbruchs bei der Zellenspannung in Bezug auf die Zeit; und eine Spitzenspannungsdetektionsschaltung (M10) zur Erzeugung eines zweitem Detektionssignals (16) nach Detektion eines Zeitraums mit konstanter Zellenspannung in Bezug auf die Zeit; Mitteln (M5, M7) für die Freigabe der Detektionsschaltungen (M9, M10) zum Simultanbetrieb und zum Freigeben beider Detektionsschaltungen (M9, M10), auf die Batteriespannung (Vbatt) von einer zu ladenden Batterie (Y4) anzusprechen; und

Batterielademitteln, (V2) die verschaltet sindf die ersten (14) und zweiten (16) Detektionssignale zu erhalten, wobei die Batterielademittel dafür ausgelegt sind, die Batterie zu laden bis eines der ersten (14) und zweiten (16) Detektionssigmale erzeugt wird.

2. Batterieladeschaltung gemäß Anspruch 1, bei der die Freigabemittel eine Schaltung (M5) zum Messen der Änderungsrate der Batteriespannung (Vbatt) in Bezug auf die Zeit umfassen.

3. Batterieladeschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Freigabemittel eine Schaltung (M7) zum Messen der Änderungsrate der Temperatur der zu ladenden Batterie (Y4) in Bezug auf die Zeit umfassen.

4. Batterieladeschaltung gemäß Anspruch 3 falls abhängig von Anspruch 2, die eine Heißleiterdetektionsschaltung (M6) umfaßt, welche betriebsfähig ist zum Detektieren, ob ein Heißleiter bei der zu ladenden Batterie (Y4) vorhanden ist oder nicht, und zum Auswählen der Schaltung (M7) zum Messen der Änderungsrate der Temperatur, wenn ein Heißleiter detektiert wird, und zum Auswählen der Schaltung (M5) zum Messen der Änderungsrate der Zellspannung, wenn ein Heißleiter nicht detektiert wird.

5. Batterieladeschaltung nach irgendeinem vorherigen Anspruch, die einen Umgebungstemperaturdetektor (M24) zum Festlegen, ob die Umgebungstemperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs (Rt) liegt oder nicht, und dem entsprechend zum Auswählen eines Ladestroms aufweist.

6. Batterieladeschaltung nach irgendeinem vorherigen Anspruch, die eine Maximaltemperaturdetektionsschaltung (M11) aufweist, die betriebsfähig ist zum Detektieren der Batterietemperatur und zum Reduzieren der Laderate, wenn eine maximale Temperatur (Tmax) überschritten wird.

7. Batterieladeschaltung gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, die eine Volle-Batterie-Detektionsschaltung (M25) aufweist, die betriebsfähig ist zum Detektieren des Anstiegs der Batteriespannung (Vbatt) beim Ladebeginn durch die Batterielademittel und dem entsprechend zum Auswählen des Ladestroms.

8. Batterieladeschaltung gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, die eine Maximalspannungsdetektionschaltung (M28) zum Detektieren der Batteriespannung (Vbatt) nach Ladebeginn und zum Steuern des Ladestroms, wenn die detektierte Spannung ein vorgegebenes Maximum (Vmax) überschreitet, aufweist.

9. Batterieladeschaltung gemäß Anspruch 7 oder 8, bei der ein Zeitabschnitt der Detektion einer vqllen Batterie und maximaler Spannung, der dem Ladebeginn durch die Batterielademittel folgt, durch eine Zeitgeberschaltung festgesetzt wird.

10. Batterieladeschaltung nach irgendeinem vorherigen Anspruch, welche eine Vielzahl von Ladeausgängen zum Ausführen jeweils von Ultraschnell-Laden, Schnell-Laden und Puffer-Laden hat.

11. Batterieladeschaltung nach Anspruch 10, bei der die vorgegebene Rate eine von entweder Ultraschnell-Laden oder Schnell- Laden ist.

12. Batterieladeschaltung nach irgendeinem vorherigen Anspruch, die einen Zeitgeber (M14) zum Festlegen einer maximalen Ladezeit umfaßt.