DE2742675A1

DE2742675A1 - Schaltungsanordnung zur ladezustandsanzeige einer akkumulatorbatterie

Info

Publication number: DE2742675A1
Application number: DE19772742675
Authority: DE
Inventors: Dieter Meyer; Juergen Dipl Ing Wesemeyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-09-22
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1979-04-05

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art besteht das Meßwerk aus einem feinmechanischen Meßinstrument dessen Zeiger auf einer Meßskala den Ladezustand der angeschlossenen Akkumulatorbatterie anzeigt. Derartige feinmechanische Meßgeräte sind gegen Stoß-und Schüttelbeanspruchungen, gegen Tempereaturwechsel und andere Umwelteinflüsse nicht im erwünschten Maß störungssicher und sie genügen vielfach nicht den Anforderungen, die an Ladezustandsanzeigegeräten von Akkumulatorbatterien an Mofas, Rasenmähern, Bootsmotoren und dergleichen gestellt werden.
Es ist ferner bekannt, die Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators durch eine Leuchtdiode vorzunehmen, indem diese beim Absinken der Akkumulatorspannung unter einen Sollwert aufleuchtet. Mit einer solchen Anzeige ist jedoch nicht erkennbar, wieweit der Akkumulator entladen ist.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, ein Meßwerk anzugeben, welches keine mechanisch bewegten Teile aufweist aber dennoch den jeweiligen Ladezustand der Akkumulatorbatterie unter Berücksichtigung der Temperatur und der Belastung anzeigt.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Schaltunganordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Ausführungen den Vorteil, daß der Skalenzeiger durch eine Vielzahl von Leuchtdioden ersetzt wird, von denen der als elektronisches Meßwerk arbeitende Analog-Digital-Wandler jeweils die Leuchtdiode einschaltet, die der dem gemessenen Ladezustand des Akkumulators entsprechende Stelle der Meßwerkskala zugeordnet ist. Ein solches Meßwerk ist sehr unempfindlich und wird den verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten und den sich daraus ergebenden Beanspruchungen in hohem Maße gerecht. Außerdem bietet es im Vergleich zu mechanischen Meßwerken in der Serienproduktion preisliche Vorteile.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich.
So läßt sich in vorteilhafter Weise als Analog-Digital-Wandler ein im Handel befindlicher Baustein mit integrierter Schaltung verwenden, dem außer der Meßspannung eine Referenzspannung zugeführt ist, die an einem Spannungsteiler abgegriffen wird, der zwischen der Minusleitung und einem eine stabilierte Spannung führenden Anschluß des Analog-Digital-Wandlers liegt. Eine Verbesserung der Ladezustandsanzeige läßt sich dadurch erreichen, daß die bei Unterschreiten einer Mindestladung ansprechende Leuchtdiode rotes Licht abgibt, während die übrigen Leuchtdioden im eingeschalteten Zustand grünes Licht abgeben.
Zeichnung Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Ladezustands-Anzeigegerät mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig. 2 das gleiche Anzeigegerät in der Draufsicht und Fig. 3 den Schaltungsaufbau des Gerätes nach Fig. 1 und 2.
Beschreibung der Erfindung In Fig. 1 und 2 ist ein mit 10 bezeichnetes Ladezustands-Anzeigegerät im Querschnitt dargestellt. Im Gehäuse 11 des Gerätes 10 ist eine Prüftaste 12 über einer Leiterplatte 13 derart axial verschiebbar angeordnet, daß sie bei Betätigung einen auf der Leiterplatte 13 befestigten Blattfederkontakt 14 auf einen darunter auf der Leiterplatte 13 aufsitzenden Gegenkontakt 15 zu drücken vermag. Blattfederkontakt 14, Gegenkontakt 15 und Prüftaste 12 bilden einen Tastschalter 16, der - wie Fig. 3 zeigt - zur Prüfung des Ladezustandes eines nicht dargestellten, mit den Anschlüssen 17 und 18 zu verbindenden Akkumulators in der Plus leitung 19 angeordnet ist. Neben der Prüftaste 12 sind neun Leuchtdioden 20, 21 in einer Reihe nebeneinander im Gehäuse 11 gehalten, wobei die Leuchtdioden von einer lichtdurchlässigen Scheibe 22 abgedeckt sind. Die Anschlüsse der Leuchtdioden 20 und 21 sind mit der darunter angeordneten Leiterplatte 13 kontaktiert.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung zur Anzeige des Ladezustands der Akkumulatorbatterie befindet sich auf der Leiterplatte 13. Sie ist mit einem zu den Anschlüssen 17 und 18 parallel liegenden Schaltungszweig versehen, in dem eine Z-Diode 23 für die untere Grenze der Anzeige und ein Widerstandsglied 24 mit einem Meßwerk in Reihe geschaltet ist. Das Meßwerk besteht aus einem Analog-Digital-Wandler 25 dessen Eingang zu einem mit dem Widerstandsglied 24 in Reihe liegenden Meßwiderstand 26 parallel geschaltet ist und an dessen Ausgang die Leuchtdioden 20 und 21 angeschlossen sind. Das Widerstandsglied 24 ist gemäß der Patentanmeldung P 26 19 785.3 so ausgebildet, daß sein Widerstandswert bei einem Rückgang der angelegten Spannung vorzugsweise nach einer Exponentialfunktion zunimmt. Dadurch wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung und Temperatur der Akkumulatorbatterie die in ihr vorhandene Restladung angezeigt.
Wie Fig. 2 zeigt, sind die Leuchtdioden 20 und 21 neben einer, die verschiedenen Ladezustände der Akkumulatorbatterie angebenden Skala 27 derart angeordnet, daß bei der Ladezustandsmessung jeweils die Leuchtdiode 20 oder 21 aufleuchtet, die der dem gemessenen zu qRgefi Ladezustand entsprechenden Stelle der Skala 27 zugeordnet ist. Zur besseren optischen Erkennung einer zu geringen Restladung bleibt die neben der Prüftaste 12 liegende Diode 20 beim Unterschreiten einer Mindestladung eingeschaltet und gibt rotes Licht ab, während die übrigen Leuchtdioden 21 in eingeschaltetem Zustand grünes Licht abgeben.
Als Digital-Analog-Wandler 25 wird ein handelsüblicher Schaltbaustein mit integrierter Schaltung verwendet, der auf der Leiterplatte angeordnet und mit seinen Anschlüssen kontaktiert ist. Dem Wandler 25 wird sowohl die am Meßwiderstand 26 abgegriffene Meßspannung sowie eine Referenzspannung zugeführt, die an einem Spannungsteiler aus den Widerständen 28 und 29 abgegriffen ist, welcher zwischen der Minus leitung 30 mit dem Anschluß 18 und einem Anschluß des Wandlers 25 liegt, der eine stabilisierte Spannung führt. Der Wandler 25 ist ferner über die Plusleitung 19 und die Minus leitung 30 an die Versorgungsspannung der Akkumulatorbatterie anzuschließen. Die Ausgänge des Wandlers 25, die entweder ein L-Signal oder ein 0-Signal führen sind derart mit den Leuchtdioden 20 und 21 anodenseitig und kathodenseitig verbunden, daß jeweils eine bzw. im Übergangsbereich zwei Dioden 21 durch ein anodenseitig auftretendes L-Signal und ein kathodenseitiges 0-Signal eingeschaltet werden. Bei voll aufgeladener Akkumulatorbatterie leuchtet demzufolge nur die rechte Leuchtdiode 21. Wird nun die Akkumulatorbatterie entladen, so wird bei entsprechender Meßspannung am Meßwiderstand 26 die danebenliegende Leuchtdiode 21 eingeschaltet und anschließend bei weiter zurückgehender Ladung die rechte Leuchtdiode 21 ausgeschaltet. Bei weiter zurückgehender Ladung werden nun dem Meßwert der Skala 27 entsprechend die ihm zugeordnete Leuchtdiode 20 oder 21 eingeschaltet.
Die auf diese Weise erzeugte Leuchtmarke neben der Skala 27 wandert folglich mit abnehmender Ladung von rechtß nach links. Beim Unterschreiten der Mindestladung wird demzufolge die Leuchtdiode 20 eingeschaltet, die rotos Licht abgibt und die auch bei weiterer Entladung der Akkumulatorbatterie nicht wieder verlischt. Die Anzeige erfolgt allerdings nur bei Betätigung der Prüftaste 12. Um den Wandler 25 gegen Spannungspitzen zu schützen, ist hinter dem Tastschalter 16 zwischen Plus leitung 19 und Minus leitung 30 ein Kondensator 31 mit einer dazu in Reihe liegenden Diode 32 parallel geschaltet. Die Diode 32 verhindert dabei die Entladung des Kondensators 31 und somit ein durch Abschalten des Gerätes jeweils kurzzeitig auftretendes Flackern der Leuchtdioden 20 und 21 beim Loslassen des Tastschalters 16. Hinter dem Tastschalter 16 ist ferner eine Diode 33 in der zum Analog-Digital-Wandler 25 führenden Plus leitung eingefügt, die als Verpolungsschutz dient.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, da je nach Aufbau des Analog-Digital-Wandlers 25 eine entsprechend angepaßte Ankopplung an den Meßwiderstand 26 erfolgen muß. Auch die Ausführung der Schaltungsanordnung auf einer Leiterplatte innerhalb des Anzeigegerätes 10 ist nicht zwingend erforderlich, da beispielsweise die elektronischen Bauelemente in Nähe der Akkumulatorbatterie, die Leuchtdioden-Anzeige dagegen im Blickfeld des Benutzers angeordnet sein können. Es ist jedoch zweckmäßig, das Ladezustands-Anzeigegerät 10 in seiner kompakten Form unmittelbar am Gehäuse einer Akkumulatorbatterie verdrehsicher zu befestigen, zumal in diesem Fall nur zwei Anschlußleitungen 19 und 30 aus dem Gehäuse 11 herauszuführen und unmittelbar mit den Anschlüssen der Akkumulatorbatterie zu verbinden sind. Je nach senkrechter oder waagerechter Anordnung des Anzeigegerätes 10 ist die Skala 27 entsprechend lesbar zu beschriften.

Claims

Ansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Anzeige des Ladezustands einer Akkumulatorbatterie mit einem dazu parallel liegenden Schaltungszweig, in dem ein elektrisches Meßwerk, eine Z-Diode für die untere Grenze und ein Widerstandsglied für die Belastungsabhängigkeit der Anzeige in Reihe geschaltet sind, wobei in einem Nebenstromzweig des Meßwerks ein Meßwiderstand angeordnet ist, und wobei gemäß der Patentanmeldung P 26 19 785.3 der Widerstandswert des Widerstandsgliedes bei Rückgang der angelegten Spannung vorzugsweise nach einer Exponentialfunktion zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk aus einem Analog-Digital-Wandler (25) mit an dessen Ausgang angeschlossenen Leuchtdioden (20, 21) besteht, wobei die Leuchtdioden (20, 21) mit einer die verschiedenen Ladezustände der Akkumulatorbatterie angebenden Skala (27) derart zusammenwirken, daß bei der Ladezustandsmessung jeweils die Leuchtdiode (20, 21) aufleuchtet, die der dem gemessener Ladezustand entsprechenden Stelle der Skala (27) zugeoren@@@@se 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem von der Batteriespannung versorgten Analo-Digital-Wandler (24) außer der Meßspannung eine Referenzspannung zugeführt ist, die an einem Spannungsteiler (28, 29) abgegriffen ist, der zwischen der Minusleitung (30) und einem eine stabilisierende Spannung führenden Anschluß des Analog-Digital-Wandlers (25) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Unterschreiten einer Mindestladung ansprechende Leuchtdiode (20) rotes Licht abgibt und die übrigen Leuchtdioden (21) in eingeschaltetem Zustand grünes Licht abgeben.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tastschalter (16) zur Prüfung des Ladezustandes der Akkumulatorbatterie in der Plusleitung (19) angeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Tastschalter (16) zwischen Plusleitung (19) und Minusleitung (30) ein Kondensator (31) mit einer dazu in Reihe liegenden Diode (32) parallel geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Tastschalter (16) eine Diode (33) in der zum Analog-Digital-Wandler (25) führenden Plusleitung (19) liegt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüftaste (12) des Tastschalters (16) über einer Leiterplatte (13) derart in einem Gehäuse (11) angeordnet ist, daß sie bei Betätigung einen auf der Leiterplatte (13) befestigten Blattfederkontakt (14) auf einen darunter angeordneten Gegenkontakt (15) zu drücken vermag.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüftaste (12) und die Leuchtdioden (20, 21) in einer Reihe nebeneinander im Gehäuse (11) gehalten sind, wobei die Leuchtdioden-Anschlüsse mit der Leiterplatte (13) kontaktiert sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (13) den als integrierten Schaltbaustein ausgebildeten Analog-Digital-Wandler (25) trägt und mit seinen Anschlüssen kontaktiert ist.