DE4142284A1

DE4142284A1 - Batterieladegeraet

Info

Publication number: DE4142284A1
Application number: DE4142284A
Authority: DE
Inventors: Ralph Dipl Ing Tobias; Matthias Dipl Ing Spaeth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-06-24
Also published as: CH687489A5

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Batterieladegerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige Batterieladegeräte befinden sich im Handel. Dabei ist es insbesondere bei elektronisch gesteuerten Ladegeräten für die Steuerung oder für Testzwecke oft wesentlich, die Spannung unmittelbar an der Batterie zu kennen. So kann zum Beispiel der genaue Spannungswert des U-Kennlinienzweiges eines nach dem IU-Prinzip arbeitenden Batterieladegerätes, wie es beispielsweise in der älteren Patentanmeldung P 41 35 769.8 beschrieben ist, nur eingehalten werden, wenn die Spannung an der Batterie direkt gemessen wird.

Wird der Spannungsabfall auf den elektrischen Leitungen zwischen Ladegerät und Batterie vernachlässigt, so ist die Messung insbesondere bei größeren Strömen sehr ungenau und dann ist eine Ausregelung der Spannung an der Batterie nicht mit der notwendigen Präzision möglich. Es ist daher bekannt, zur Messung der Spannung unmittelbar an der Batterie zusätzliche Meßleitungen zu verwenden, welche nicht vom Ladestrom belastet sind und nur der Erfassung der Batteriespannung dienen. Hierdurch verteuert sich die Ladevorrichtung und das Batterieladegerät ist schwieriger zu handhaben, wobei zusätzlich die Gefahr von Falschanschlüssen besteht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Batterieladegerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln die Spannung an der Batterie exakt aus bekannten Größen ermittelt werden kann. Unhandliche und die Anordnung verteuernde Ladeleitungen mit integrierter Meßleitung oder mit getrennten Meßleitungen können entfallen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch ein Batterieladegerät, welches zwischen einem Wechselspannungsnetz und der zu ladenden Batterie angeschlossen wird.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Zeichnung ist mit 10 ein Batterieladegerät bezeichnet, welches einerseits über einen Netzstecker 11 an eine Wechselspannungsquelle 12 und andererseits über Ladeleitungen 13, 14 an eine Batterie 15 anschließbar ist.

Der auf den Ladeleitungen fließende Strom ist mit IL, die am Batterieladegerät 10 anstehende Spannung zwischen den Ladeleitungen mit UL bezeichnet. Der Widerstand der beiden Ladeleitungen 13 und 14 ist jeweils symbolisch durch einen Widerstand RL dargestellt, die an der Batterie 15 unmittelbar anliegende Spannung ist mit UB bezeichnet.

Das Batterieladegerät enthält ein Leistungsstellglied 16, welches im wesentlichen einen Transformator, einen Gleichrichter und ein Schaltelement beinhaltet, sowie eine Regelelektronik 17 und eine Recheneinheit 18. In die Ladeleitung 14 ist im Bereich des Batterieladegerates 10 weiterhin ein niederohmiger Meßwiderstand (Shunt) 19 zur Bestimmung der Größe des Ladestromes IL integriert.

Das Batterieladegerät 10 arbeitet nach einer IU-Kennlinie, das heißt, daß über die Ladeleitungen 13 und 14 zur Batterie 15 zunächst ein hoher Ladestrom von zum Beispiel 30A geschickt wird, solange, bis an der Batterie 15 eine Spannung von 14,4 V mit einer Genauigkeit von ± 1% erreicht ist. Nach dem Erreichen dieser sogenannten Gasungsspannung wird der Ladestrom IL reduziert, so daß die Spannung an der Batterie 15 nicht weiter ansteigt. Gegen Ende des Ladevorgangs fällt der Ladestrom IL dann auf den sogenannten Erhaltungsladungsstrom ab, welcher lediglich die Selbstentladung der Batterie ausgleicht. Für eine präzise Regelung der Spannung UB an der Batterie ist es dabei erforderlich, daß die Spannung UL zwischen den Ladeleitungen 13 und 14 am Ausgang des Batterieladegerätes 10 entsprechend dem Spannungsabfall auf den Ladeleitungen geregelt, das heißt mit zunehmenden Ladestrom erhöht wird.

Die Wirkungsweise des Batterieladegerätes basiert im wesentlichen darauf, daß einerseits mittels des Shunts 19 der Ladestrom IL und andererseits die Ladespannung UL zwischen den Ladeleitungen 13 und 14 bestimmt und in die Regelelektronik 17 sowie in die Recheneinheit 18 eingegeben werden. Die Größe des jeweiligen Widerstands RL der Ladeleitungen 13 und 14 ist bekannt und konstant, so daß diese Werte unmittelbar in die Bestimmung der Batteriespannung einbezogen werden können. Hierzu wird in der Recheneinheit 18 entweder digital mittels eines Programms in einem Mikroprozessor oder analog mittels eines Operationsverstärkers und einer Subtraktionsschaltung die Batteriespannung bestimmt nach der Formel UB = UL - 2×RL×IL.

Der Gesamtspannungsabfall auf den beiden Ladeleitungen 13 und 14 entspricht dem Produkt aus dem Ladestrom mal dem Gesamtwiderstand der Ladeleitungen 13 und 14, also 2×RLXIL. In der Recheneinheit 18 wird der gerätespezifische, bekannte Wert der Leitungswiderstände RL als Faktor dem über den Shunt 19 ermittelten Wert des Ladestroms IL zugeschlagen. Dies erfolgt entweder in einer digitalen Recheneinheit mittels des verwendeten Programms oder in einer analogen Recheneinheit durch eine Subtraktionsschaltung, indem der gemessene Wert der Ladespannung UL entsprechend reduziert wird.

Die Recheneinheit 18 wirkt nun entsprechend dem errechneten Wert für den Spannungsabfall auf den Ladeleitungen, beziehungsweise entsprechend dem exakten Betrag der Spannung UB an der Batterie 15 auf die Regelelektronik 17 ein. Die Funktion der ansonsten gemäß den ermittelten Werten des Ladestromes IL und der Ladespannung UL arbeitende Regelelektronik 17 wird also entsprechend dem Spannungsabfall auf den Ladeleitungen 13 und 14 korrigiert. Die Regelelektronik 17 wiederum steuert das Leistungsstellglied 16, welches den Ladestrom entsprechend der vorgegebenen Ladekennlinie, zum Beispiel entsprechend einer IU-Kennlinie regelt und die Ladespannung UL entsprechend dem Spannungsabfall auf den Ladeleitungen 13 und 14 erhöht.

Claims

1. Batterieladegerät, insbesondere für eine Bleibatterie eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Ladestrom und/oder die Ladespannung, vorzugsweise an der Batterie, überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Ladespannung (UB) an der Batterie (15) der Spannungsabfall auf den Ladeleitungen (13, 14) aus dem gemessenen Ladestrom (IL) und dem bekannten Widerstand (2×RL) der Ladeleitungen in einer Recheneinheit (18) berechnet wird.

2. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (UB) an der Batterie (15) aus der Differenz der Spannung (UL) am Ladegerät (10) am Ende der Ladeleitungen (13, 14) und dem Produkt aus dem Ladestrom (IL) und dem Gesamtwiderstand (2×RL) auf den Ladeleitungen (13, 14) nach der Formel
UB = UL - 2×RL×IL berechnet wird.

3. Batterieladegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Batteriespannung (UB) digital erfolgt mittels eines Subtraktionsprogramms in einem Mikroprozessor.

4. Batterieladegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Batteriespannung (UB) analog erfolgt mittels einer Subtraktionsschaltung an einem Operationsverstärker.