DE3031887A1

DE3031887A1 - Verfahren zum aufladen einer antriebsbatterie

Info

Publication number: DE3031887A1
Application number: DE19803031887
Authority: DE
Inventors: Derek Stanley Shirley Solihull Adams; Neville John Kings Heath Birmingham Arlidge; Michael William Moseley Birmingham Lowndes
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-08-23
Publication date: 1982-02-04
Also published as: US5107191A; DE3031887C2; DE3031898C2; DE3031890A1; DE3031852A1; DE3031890C2; US4484130A; DE3031898A1; DE3031852C2; DE3031853C2; DE3031931C2; DE3031931A1; US4394741A; DE3031853A1; US4433278A

Description

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14- c ■ D 70OO STUTTGART 1

A 44 297 b Anm.: Lucas Industries Limited

t - 184 Great King Street

19. Aug. 1980 Birmingham

B19 2XF

England

Beschreibung

Verfahren zum Aufladen einer Antriebsbatterie

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Aufladen einer Antriebsbatterie nach einem vorbestimmten Ablaufplan.

Beim Wiederaufladen einer Akkumulatorenbatterie erreichen in der Praxis stets einzelne Akkumulatorzellen ihren jeweiligen Zustand der Volladung früher als die übrigen Zellen. Daher tritt hier das Problem auf, daß entweder der Aufladevorgang beendet wird, bevor alle Zellen vollgeladen sind, oder daß noch eine beträchtliche Zeitspanne nach dem Volladen der schwächeren Zellen v/eitergeladen wird. Im ersten Falle werden die schwächeren Zellen mit jedem Lade-Entlade-Zyklus immer mehr unterladen, so daß sie schließlich gegen Ende der Entladung einen bleibenden Schaden erleiden, im zweiten Falle wird nicht nur Energie verschwendet, sondern auch auf die Dauer die Batterie ebenfalls geschädigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufladen einer Antriebsbatterie der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine Schädigung

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der Batterie durch Unter- oder Überladung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebsbatterie als in mehrere Untereinheiten aufgeteilt betrachtet wird, daß die Batteriespannung jeder einzelnen Untereinheit gemessen wird, daß die Untereinheit mit der niedrigsten Batteriespannung ausgewählt wird, daß bei der ausgewählten Untereinheit die Anstiegsgeschwindigkeit der Batteriespannung bestimmt wird und daß eine der Phasen des Ablaufplanes beendet wird, wenn diese Anstiegsgeschwindxgkeit unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist.

Dieses Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß es sich sowohl in herkömmlicher Weise, als auch mit Hilfe eines fest programmierten Mikroprozessers äußerst einfach realisieren läßt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die der Batterie beim Entladen entnommene Ladung bestimmt und der Batterie in einer der Phasen des Ablaufplanes eine der entnommenen Ladung entsprechende Ladung zugeführt.

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch sind in den übrigen ünteransprüchen niedergelegt. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben, wobei sich weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. Es zeigen:

Fig. 1 zwei Entladekennlinien von Bleiakkumulatorzellen mit voller bzw. verringerter Kapazität,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Batterieüberwachungseinrichtung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Mikroprozessoreinheit, der Speicher, des Taktgebers und der zugehörigen Schnittstellen der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4, 5 und 6 zusammengenommen ein Blockschaltbild des Analog-Digital-Wandlers der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 7, 8 und 9 zusammengenommen ein Blockschaltbild der Batterie-Ladeeinrichtung der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 10 die Darstellung eines Datenwortes,

Fig. 11 ein Blockschaltbild des Serien-Parallel-Wandlers, des Digital-Analog-Wandlers und der Drosselvorrichtung der Anordnung nach Fig. 2,

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Fig. 12 die Darstellung eines Statuswortes,

Fig. 13 -Flußdiagramme der Anordnung nach Fig. 2 rig. 37

Fig. 38 weitere Entladekennlinien der Akkumulatorbatterie in der Anordnung nach Fig. 2.

Fig. 2 gibt einen allgemeinen Überblick über eine Überwachungseinrichtung für die Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeuges. Sie zeigt eine Bleiakkumulatorbatterie 10 mit einer Nennspannung von 216 V, die aus neun hintereinandergeschalteten Untereinheiten von je 24 V aus jeweils zwölf Akkumulatorzellen besteht. In Serie mit dem negativen Anschluß der Batterie 10 ist ein Stroir.-Messwiderstand 12 eingeschaltet. Die Batterie 10 liefert den Strom an einen Antriebsmotor 14 des Elektrofahrzeuges über Steckverbindungen 16 und 18 und eine Motor-Steuervorrichtung 20. Die Steuervorrichtung 20 ist mit den Steuervorrichtungen des Fahrers verbunden, wie dem "Gaspedal" und dem Bremspedal und erhält auch ein Drosselsignal, wenn die Ladung der Batterie 10 ihrem Ende entgegengeht. Die Batterie 10 kann durch ein außerhalb des Fahrzeuges angeordnetes Ladegerät 22 wieder aufgeladen werden.

Zur Anzeige der noch zur Verfügung stehenden Batterieladung wird während des letzten Teiles des Entladevorganges die Batteriespannung herangezogen. Bei einer

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Antriebsbatterie, die mehrmals tief entladen und wieder aufgeladen worden ist, tritt die Erscheinung auf, daß die Kapazität einige: der schwächeren Akkumulatorzellen um 10 bis 15% unter die Nennkapazität abgesunken ist. Wenn die Gesamtspannung der Batterie zur Bestimmung der zur Verfügung stehenden Ladung verwendet wird, kann der Fall eintreten, daß einige der schwächeren Akkumulatorzellen umgepolt und mit entgegengesetzter "Polarität aufgeladen werden, wenn für die Gesamtbatterie das Ladungsende angezeigt wird. Eine solche Zellenumpolung stellt eine ernste Beschädigung der Batterie dar. Kenn andererseits zur Vermeidung einer Zellenumpolung die zur Verfügung stehende Ladung aus der Spannung der schwächsten Zelle bestimmt wird, weisen die übrigen Zellen noch eine beträchtliche Ladung auf, wenn auf diese Weise das Ladungsende angezeigt wird. Außerdem ist eine aufwendige Schaltung erforderlich, wenn jede einzelne Akkumulatorzelle überwacht werden soll.

In der vorliegenden überwachungseinrichtung ist daher die Batterie 10 in eine Anzahl von Untereinheiten aufgeteilt worden und die zur Verfügung stehende Ladung wird aus der Spannung der schwächsten Untereinheit bestimmt. Dabei wird die Anzahl der Akkumulatorzellen in jeder Untereinheit so groß wie möglich gewählt, ohne daß bei der Anzeige des Ladeendes die Gefahr einer Zellenumpolung besteht. Im Falle einer Bleiakkumulatorbatterie kann hierbei jede Untereinheit aus zwölf Akkumulatorzellen aufgebaut werden.

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In Fig. 1 sind die Entladekennlinien einer aus zwölf Zellen bestehenden Untereinheit einer Bleiakkumulatorbatterie dargestellt. Die Untereinheit besteht aus elf Zellen mit voller Nennkapazität gemäß Kurve A und einer Zelle mit verringerter Kapazität, welche nach Kurve B 15% ihrer Speicherkapazität verloren hat. Wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, erreicht jede Zelle ihr Entladeende bei 1,65 V. Wenn das Entladeende für die Untereinheit angezeigt wird, wenn die schwächste Zelle auf 1,65 V abgesunken ist (Punkt C), dann besitzen die übrigen Zellen noch einen beträchtlichen Teil ihrer Ladung (Pfeil D). Wenn andererseits das Entladeende angezeigt wird, wenn die Spannung der anderen Zellen auf 1,65 V abgesunken ist (Punkt E), etwa wenn die Gesamtspannung der Batterie hierzu herangezogen wird, dann ist die schwächste Zelle umgepolt werden. Wenn jedoch, wie im vorliegenden Fall, das Entladeende angezeigt wird, wenn die mittlere Zellenspannung der Untereinheit auf 1,65 V abgesunken ist (Punkt F), dann ist zwar die Spannung der schwächsten Zelle beträchtlich unter 1,65 V abgesunken, aber immer noch positiv, so daß keine Zellenumpolung stattgefunden hat. Die übrigen Zellen besitzen dann nur noch einen kleinen Teil ihrer Ladung (Pfeil G).

Gemäß Fig. 2 wird die Batterie 10 durch ein Mikroprozessorsystem überwacht, welches das Ladegerät 22 steuert und ein Drosseisignal abgibt, wenn die Batterieladung sich ihrem Ende entgegenneigt.

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Im Mittelpunkt des Systems steht eine Mikroprozessoreinheit (MPü) 24/ welche zusammen mit ihren zugehörigen Speichern mit einer Sammelschiene (einem Signalbus) 26 in Verbindung steht. Das System enthält weiterhin einen Taktgeber 28, welcher an die KPU 24 Taktinipulse CLCK und an eine Logikschaltung 30 ein Taktsignal abgibt. Die Logikschaltung 30 erhält von dem Netzteil des Mikroprozessorsystems ein Signal PVfFL, das den Wert L besitzt, wenn eine Netzstörung vorliegt und den Wert H annimmt, wenn Netzspannung vorhanden ist. Die Logikschaltung 30 liefert ein nicht maskierbares Unterbrechungssignal (Interrupt-Signal) NMI und ein Interrupt-Anforderungssignal IRQ an die MPU 24. Der Taktgeber 23 stellt der MPU 24 weiterhin Informationen über die abgelaufene Zeit über eine Schnittstelle (ein Interface) 32 und den Signalbus 26 zur Verfügung.

Das Mikroprozessorsystem überwacht die Sa-terie 10 über einen Analog-Digital-Wandierteil, der einen Umschalter 34 für verschiedene, die Batterie 10 betreffende Analogsignale aufweist. Diese Analog-Signale umfassen ein Stromsignal von dem Strom-Messwiderstand 12, drei Temperatursignale über einen Datenbus 36 von zwei Temperaturfühlern im Elektrolyt der Batterie 10 und einer. Temperaturfühler in Kontakt mit"der elektronischen Schaltung und schließlich Spannungssignale über einen Bus 38 von den einzelnen Untereinheiten der 5atterie 10. Der Umschalter 34 hat einen einzigen Analogausgang, der mit einem Vergieicher 40 verbunden ist. Weiterhin ist ein Interface 4 2 vorhanden, das mit dem Signalbus

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verbunden ist und Ausgangssignale an einen Entschlüssler 44 liefert, der wiederum seine Ausgangssignale über einen Bus 46 an den Umschalter 34 abgibt und damit das betreffende Analogsignal bestimmt, das ausgewählt und an den Vergleicher 40 weitergeleitet werden soll. Das Interface 42 liefert weiterhin Signale an einen Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler) 48, der ein zweites Analogsignal an den Vergleicher 40 abgibt. Der Vergleicher liefert das dem Vergleichsresultat entsprechende Ausgangssignal an das Interface 42.

Informationen über den Fahrzeugzustand erhält die MPU 24 über ein Interface 50 und den Signalbus 26. Es handelt sich hierbei um die fünf Signale SL 0 "Antrieb EIN", SL 1 "Ladegerät angeschlossen", SL 2 "Lüfter EIN", SL 3 "Batterie gast" und SL 4 "Ladegerät EIN". Das Signal SL 3 "Batterie gast" wird von vier Gasspürköpfen in der Batterie 10 geliefert, die ein übermäßiges Gasen der Batterie 10 anzeigen. Das Signal SL 2 "Lüfter EIN" zeigt ein ordnungsgemäßes Arbeiten der Lüfter an, die das entstandene Knallgas oberhalb der Batterie 10 abführen.

Das Interface 50 liefert weiterhin ein Signal PSU Inhibit an das Netzteil. Wenn dieses Signal den Wert H annimmt, läßt es das oben erwähnte Signal PWFL auf den Wert L absinken.

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Die MPU 24 errechnet den Ladungszustand der Batterie 10 und gibt diese Information periodisch über den Signalbus 26 an einen Anzeigeträger 60, der über eine Steckverbindung 62 an ein Anzeigegerät 64 im Armaturenbrett des Fahrzeuges ein Rechtecksignal abgibt, dessen Tastverhältnis dem Ladungszustand der Batterie 10 proportional ist.

Der Signalbus 26 ist weiterhin mit einem Interface 70 verbunden, das die von der MPU 24 in paralleler Form gelieferten Daten in serielle Form mit CRZ-Darstellung (Rückkehr nach Null, komplementär) umwandelt und an Ubertragungsleitungen TX weitergibt. Das Interface 70 wandelt weiterhin serielle Daten auf einer übertragungsleitung RX in CRZ-Darstellung in parallele Form um und leitet sie an die MPU 24 weiter. .Die übertragungsleitung TX ist über Steckverbindungen 72 mit dem Ladegerät 22 und über Steckverbindungen 75 mit einem Serien-Parallel-Wandler (S/P-Wandler) 74 verbunden. Serielle Daten werden von dem S/P-Wandler 74 in paralleler Form an einen D/A-Wandler 76 weitergeleitet, der an eine Drosselvorrichtung 77 ein Analog-Signal liefert. Die Drosselvorrichtung 77 gibt an die Motor-Steuervorrichtung 20 ein Drosselsignal ab, wenn der Ladungszustand der Batterie 10 niedrig ist. Dieses Drosselsignal begrenzt den maximalen Strom, der dem Antriebsmotor 14 zugeführt wird.

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Die Leitungen TX und RX sind weiterhin mit einem Wandler 79 verbunden, der serielle Daten von dem bzw. in das Fernschreiberformat auf einen Datenbus 78 umwandelt, welcher über eine Steckverbindung 80 mit einem Fernschreiber 82 verbunden ist, der zur Inbetriebnahme und zur überwachung des Mikroprozessorsystems dient.

Von den beschriebenen Einheiten können die Antriebs-;, batterie 10, die MPU 24, der Taktgeber 28, das Interface 32, die Logikschaltung 30, der Umschalter 34, der Vergleicher 40, das Interface 42, der Entschlüssler 44, der D/A-Wandler 48, der Anzeigetreiber 60, das Interface 50, das Interface 70 und der Wandler 79 als Ganzes aus dem Fahrzeug entfernt werden. Durch die Ausbildung der Antriebsbatterie und des überwachenden Mikroprozessorsystems als eine Einheit kann dieses System die Batterie während deren gesamten Lebensdauer überwachen, einschließlich der Zeitspannen, in denen die Batterie nicht in dem Fahrzeug untergebracht ist.

Die Motor-Steuervorrichtung 20 wird hier nicht im einzelnen beschrieben, weil sie bereits Gegenstand der PCT-Anrneldung 78/00046 ist. Die MPU 24 ist ein Mikroprozessor M 6802 der Firma Motorola.

Gemäß Fig. 3 ist die MPU 24 über einen Adressenbus 100 und einen Datenbus 102 mit einem Auslesespeicher (ROM) 104 und einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 106 verbunden, wobei der Datenbus 102 Datensignale D 0 bis D 7 liefert. Das gesamte Programm zur Steuerung des Mikroprozessor-

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systems ist fest in dem ROM 104 gespeichert und die während des Betriebs des Systems benötigten Veränderlichen sind teils in dem RAM 106 und teils in dem internen RAM DNPU 24 gespeichert.

Der Taktgeber 28 enthält einen Impulsgenerator 108/ der Taktimpulse CLCK mit einer Frequenz von 4 MHz an einen Eingang EXTAL der MPU 24 liefert. Die 4 MHz-Impulse gelangen weiterhin über eine Leitung 110 an einen Frequenzteiler 112, der seinerseits auf einer Leitung 114 Impulse mit einer Frequenz von 10Hz abgibt. Die Leitung 114 ist an einen Teiler 116 angeschlossen, der Ausgangsinformationen über die verstrichene Zeitspanne über einen Datenbus 118 an das Interface 32 liefert. Das Interface 32 ist weiterhin mit seinen Eingängen an den Datenbus 102 angeschlossen.

Die Logikschaltung 30 enthält einen Inverter 120, der das Signal PWFL empfängt, negiert und an einen Inverter 122 weitergibt. Der Inverter 122 liefert ein Signal NMI an dem entsprechenden Eingang der MPU 24 für eine nicht maskierbare Unterbrechung.

Der Ausgang des Inverters 120 ist weiterhin mit einer Verzögerungnschaltung 124 verbunden, welche ein Signal RESET an dem entsprechenden Eingang der MPU 24 liefert. Auf diese Weise wird das Signal PWFL invertiert und verzögert an dem Rückstelleingang der MPU 24 angelegt. Wenn das Signal PWFL daher den Wert H annimmt und dadurch anzeigt, daß nach einer Störung wieder Netzspannung vorliegt, dann erhält die MPU 24 einen Rückstellimpuls.

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Der Ausgang der Verζögerungsschaltung 124 ist weiterhin über einen Inverter 126 an den D-Eingang eines Flip-Flop 128 angeschlossen. Der C-Eingang des Flip-Flop erhält über die Leitung 114 ein 10 Hz-Signal und der R-Eingang des Flip-Flop 128 ist über eine Leitung mit dem Ausgang des Interface 32 verbunden. Der Q-Ausgang des Flip-Flop 128 ist an einen Eingang IRQ der MPU 24 für die Anforderung einer Unterbrechung angeschlossen» Beim normalen Betrieb des Systems liefert das Flip-Flop 128 mit einer Frequenz von 10 Kz Unterbrechungssignale an die MPU 24 und wird jedesmal unmittelbar danach zurückgestellt.

In Fig. 4 ist das Interface 42, der Entschlüssler 44 und der D/A-Wandler 48 dargestellt. Das Interface 42 empfängt auf seiner der MPU 24 zugewandten Seite die Datensignale D 0 bis D 7. An seinem Ausgang liegt der D/A-Wandler 48, dessen Ausgang über eine Leitung 150 mit dem Vergleicher 40 verbunden ist. Ein weiterer Eingang des Interface 42 empfängt über eine Leitung 152 das Ausgangssignal des Vergleichers 40. Weitere Ausgänge des Interface 42 sind mit dem Entschlüssler 44 verbunden, der vierzehn Ausgangsleitungen 160 bis 173 besitzt. Die Leitungen 162 bis 160 liefern Temperaturauswahlsignale T 1 bis T 3 und sind weiterhin an die drei Eingänge einer ODER-Schaltung 180 angeschlossen, deren Ausgang ein Temperaturauswahlsignal TEMP liefert. Die Leitung 163 führ ein Stromauswahlsignal IAV und die Leitung 164 ein Stromauswahlsignal IPEAK.

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Die Leitungen 165 bis 172 sind jeweils mit den ersten Eingängen von ODER-Schaltungen 181 bis 188 und die Leitungen 166 bis 173 jeweils mit den zweiten Eingängen dieser ODER-Schaltungen 181 bis 188 verbunden. Die Leitung 165 liefert ein Spannungsausfallsignal B 9 und die Ausgänge der ODER-Schaltungen 181 bis 188 liefern Spannungsausfallsignale B 8 bis B 0. Die Leitung 165 und die Ausgänge der ODER-Schaltungen 182, 184, 186 und 188 sind mit den fünf Eingängen einer ODER-Schaltung 190 verbunden,-, welche an ihrem Ausgang ein Spannungsauswahlsignal BATT liefert.

In Fig. 5 ist eine Schaltung dargestellt, die ein Signal erzeugt, das der Spannung einer der Untereinheiten entspricht, und die einen Teil des Umschalters 34 der Fig. 2 bildet. Die neun Untereinheiten der Batterie 10 sind in Fig. 5 mit den Bezugszeichen 201 bis 209 versehen. Der negative Anschluß der Untereinheit 201 ist mit dem Eingang eines Schalters 220 und die positiven Anschlüsse der Untereinheiten 201 bis 209 sind über Spannungsteile 211 bis 219 mit den Eingängen von Schaltern 221 bis 229 verbunden. Die Steuereingänge der Schalter 220 bis 229 werden von den Spannungsausfallsignalen B 0 bis B 9 erregt. Die Ausgänge der Schalter 220, 222, 224, 226 und 228 sind mit dem negativen Eingang eines Differenz-Verstärkers 240 und die Ausgänge der Schalter 221, 223, 225, 227 und 229 sind mit dem positiven Eingang des Differenzverstärkers 240 verbunden. Am Ausgang des DifferenzVerstärkers 240 entsteht ein Signal VBATT, das der Spannung einer der

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Untereinheiten 201 bis 209 der Batterie 10 entspricht. Wenn beispielsweise die Leitung 170 den Wert H annimmt/ bekommen auch die Spannungsauswahlsignale B 3 und B den Wert H_f so daß das Signal VBATT die Spannung der Untereinheit 204 darstellt.

In Fig. 6 ist der restliche Teil des Umschalters 34 und des Vergleichers 40 dargestellt. Die Schaltung enthält drei Temperaturfühler 251, 252 und 253, von denen sich die Temperaturfühler. 251 und 252 in dem Elektrolyt der Antriebsbatterie 10 und der Temperaturfühler 253 in Kontakt mit der elektronischen Schaltung befinden. Die 'femperaturfühler 251 bis 253 sind mit den Eingängen von Schalter 255 bis 257 verbunden, deren Steuereingänge die Temperaturauswahlsignale T 1 bis T 3 empfangen. Die Ausgänge der Schalter 255 bis 257 sind mit dem Eingang eines weiteren Schalters 258 verbunden, dessen Steuereingang das Temperaturauswahlsignal TEMP erhält. Das Analog-Signal VBATT ist mit dem Eingang eines Schalters 260 verbunden, dessen Steuereingang das Spannungsauswahlsignal BATT erhält.

Der Widerstand 12, der den Strom in der Batterie 10 misst, ist mit den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers 262 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 263 und einen Kondensator 264 mit dem Eingang eines Schalters 265 verbunden ist. Der Steuereingang des Schalters 265 empfängt das Stromauswahlsignal IAV. Der Ausgang des als Vergleicher wirkenden Differenzverstärkers 262 ist mit einer Spitzenwert-

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schaltung 266 verbunden/ deren Ausgang an den Eingang eines Schalters 267 gelegt ist. Der Steuereingang des Schalters 267 empfängt das Stroinauswahl signal IPEAK. Die Ausgänge der Schalter 260, 258, 267 und 265 sind mit dem positiven Eingang des Vergleichers 40 verbunden. Der negative Eingang des Vergleichers 40 ist an den Ausgang des D/A-Wandlers 48 über die Leitung 150 angeschlossen. Der Ausgang des Vergleichers 40 ist über die Leitung 152 mit dem Interface 42 verbunden.

Wenn beim Betrieb beispielsweise der Ausgang des Entschlüsslers 44 auf der Leitung 164 d ι Wert H annimmt, geht auch das Stromauswahlsignal IPEAK nach H und macht dadurch den Schalter 267 leitend, so daß ein Signal, das dem Spitzenstrom entspricht, an den positiven Eingang des Vergleichers 4 0 angelegt wird, wodurch dieser den Spitzenstrom mit dem Ausgang des D/A-Wandlers 48 vergleicht. Auf diese Weise werden alle Analog-Signale in digitale Signale umgesetzt.

In den Fig. 7 bis 9 ist das Ladegerät 22 im Detail dargestellt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, kann das Ladegerät 22 über eine Fassung 930 und einen Stecker 932 mit der Antriebsbatterie verbunden werden.

Zwei Netzanschlüsse L und N sind über Sicherungen 933 und 9 34 und Kontakte 93 5a und 9 35b eines Relais 935 mit den Enden einer Primärwicklung 936 eines Netztransformators 9 37 verbunden. Eine Signallampe 938, die der Primärwicklung 936 parallelgeschaltet ist, zeigt an,

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ob das Ladegerät 22 eingeschaltet ist. Der Netztransformator 937 hat eine Sekundärwicklung 939 und eine Hilfs-Sekundärwicklung 940. Ein Ende der Sekundärwicklung 939 ist über eine Sicherung 941 mit der Anode eines Thyristors 942 und der Kathode eines Thyristors 943 verbunden. Das andere Ende der Sekundärwicklung 9 39 ist über eine Sicherung 944 an die Anode einer Diode 945 und die Kathode einer Diode 946 angeschlossen. Die Anorde der Diode 946 ist mit der Anode des Thyristors 943 und die Kathode der Diode 945 mit der Kathode des Thyristors 942 verbunden. Die Anode des Thyristors 942 ist an die Anode der Diode 945 über einen Widerstand 947, einen Kondensator 948 und einen in Reihe geschalteten Kondensator 949 angeschlossen. Die Steuerelektrode und die Kathode des Thyristors 94 3 sind mit zwei Steueranschlüssen TH 1 und die Steuerelektrode und die Kathode des Thyristors 942 mit zwei Steueranschlüssen TH 2 verbunden.

Die Kathode des Thyristors 942 ist über eine Drosselspule 950 an eine Schiene 951 angeschlossen, die über eine Sicherung 952 mit dem positiven Anschluß der Batterie 10 verbunden ist. Der negative Anschluß der Batterie 10 ist über eine Sicherung 953 mit einer Schiene 954 verbunden, die über einen Strommesswiderstand 955 an eine Schiene 956 angeschlossen ist. Die Schiene 956 ist mit der Anode des Thyristors 943 verbunden.

Wenn daher die Kontakte 935a und 935b geschlossen und geeignete Taktsignale an die Steueranschlüsse TH 1 und TH 2 angelegt werden, wird die Batterie 10 geladen.

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Die Antriebsbatterie 10 enthält vier druckempfindliche Schalter 962 bis 965, welche feststellen, wann die Batterie 10 anfängt zu gasen, und hierzu öffnen, wenn die Gasentwicklung ein vorbestimmtes Ausmaß überschreitet. Weiterhin ist ein Lüfter 966 vorgesehen und eine 12 V-HiIfsbatterie 960, die von der Antriebsbatterie 10 geladen wird.

Der positive Anschluß der Hilfsbatterie 960 ist mit einer Schiene 968 und der negative Anschluß mit einer OV-Schiene 969 und damit mit Masse verbunden. Die Schiene 968 ist über eine Spule 970a eines Relais 970 verbunden, wobei eine Diode 971 die Spule 970a überbrückt, wobei ihre Kathode mit der Schiene 969 verbunden ist. Die Schiene 968 ist weiterhin über eine Spule 973a eines Relais 973 an dem Kollektor eines npn-Transistors 974 angeschlossen, dessen Emitter mit der Schiene 969 verbunden ist und dessen Basis über einen Widerstand 975 an eine Schiene 976 angeschlossen ist. Die Schiene 976 empfängt dabei ein Signal PH 6. Die Relaisspule 97 3a wird durch eine Diode 972 überbrückt, deren Kathode an der Schiene 968 liegt. Die Schalter 962 bis 965 sind zwischen dem positiven Anschluß der Hilfsbatterie 960 und einer Schiene 978 in Reihe geschaltet. Die Schiene 978 ist über Kontakte 979a eines Relais 979 mit einer Schiene 980 verbunden, die über eine Spule 982a eines Relais 982 an den Kollektor eines Transistors 983 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 983 ist mit der Schiene 969 und seine Basis über einen Widerstand 984 mit einer Schiene 985 verbunden, welche ein Signal DV empfängt.

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Über Kontakte 970b und 970c eines Relais 970 werden die Netzanschlüsse L und N mit Schienen 990 und 991"verbunden, von denen dieSchiene 990 an ein Ende der Primärwicklung eines Transformators 992 angeschlossen ist, dessen anderes Ende über eine Relaisspule 979b eines Relais 979 mit der Schiene 991 verbunden ist. Die Spule 979b wird durch einen Widerstand 993 überbrückt. Die Sekundärwicklung des Transformators 992 ist über Sicherungen 994 und 995 mit dem Lüfter 966 verbunden.

Zwischen den Netzanschlüssen L und N liegen weiterhin eine Spule 935c eines Relais 935 über Kontakte 982b eines Relais 982 und eine Signallampe 997 über Kontakte 973b eines Relais 973.

Wenn im Betrieb der Stecker 932 in die Fassung 930 gesteckt wird, spricht das Relais 970 an und erregt über seine Kontakte 970b und 970c den Lüfter 966. Wenn die Schalter 962 bis 965 geschlossen sind, wird der positive Anschluß der Hilfshatterie 960 mit der Schiene 978 verbunden. Wenn der Lüfter 966 ordnungsgemäß arbeitet, wird die Relaisspule 979b erregt, wodurch die Kontakte 979a schließen und damit die Schienen 978 und miteinander verbinden. Sofern ein Η-Signal auf der Schiene 985 vorliegt, wird der Transistor 983 leitend, wodurch die Relaisspule 982a anspricht und die Kontakte 982b schließt. Hierdurch wird die Relaisspule 935c erregt, wodurch die Kontakte 935a und 935b schließen und den Transformator 937 an das Netz legen. Wenn weiterhin ein Η-Signal auf der Schiene 976 auftritt,

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was der Fall ist, wenn die Ladung beendet ist, wird der Transistor 974 leitend, wodurch die Kontakte 973b geschlossen werden und die Signallampe 997 aufleuchten lassen.

Die Schaltung nach Fig. 7 kann folgendermaßen die Zustands-Signale SL 1 bis SL 4 des Fahrzeuges erzeugen. Da die Schiene 968 auf H ist, wenn Sockel 930 und Stecker 932 miteinander verbunden sind, kann sie dazu verwendet werden, das Signal SL 1 zu erzeugen, welches anzeigt, daß das Ladegerät 22 angeschlossen ist. Das Signal SL 2, das anzeigt, daß der Lüfter 966 arbeitet, kann von einem weiteren Kontaktpaar des Relais 979 geliefert werden. Das Signal SL 3, das angibt, daß die Schalter 962 bis 965 geschlossen sind, kann von der Schiene 978 und das Signal SL 4, das angibt, daß das Ladegerät 22 eingeschaltet ist, kann von einem weiteren Kontaktsatz des Relais 982 geliefert werden.

In Fig. 8 ist ein Vollweg-Gleichrichter 1010 dargestellt, dessen Eingänge der Sekundärwicklung 940 des Netztransformators 937 nach Fig. 7 parallelgeschaltet und dessen Ausgänge mit Schienen 1012 und 1013 verbunden sind. Die Schiene 1012 ist über einen Kondensator 1014 mit der Schiene 1013 und über einen Widerstand 1015 mit der Basis eines Transistors 1016 verbunden, mit dessen Kollektor an die Schiene 1012 und dessen Emitter an eine Schiene 1017 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 1016 ist weiterhin mit der Kathode einer Zener Diode 1019 verbunden, dessen Anode

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an die Schiene 1013 angeschlossen ist. Die Schiene 1017 liegt über eine Sicherung 1018 an einer Schiene 1020, so daß zwischen den Schienen 1013 und 1020 eine konstante Spannung anliegt.

Die Sekundärwicklung 940 ist weiterhin mit dem Eingang eines zweiten Vollweg-Gleichrichters 1025 verbunden, dessen einer Ausgang mit der Schiene 1013 und dessen anderer Ausgang über einen Widerstand 1026 mit der Kathode einer Zener Diode 1027 verbunden ist, deren Anode an die Schiene 1013 angeschlossen ist. Der Zener Diode 1027 ist ein Kondensator 1028 parallelgeschaltet und die Kathode der Zener Diode 1027 ist über einen Widerstand 1030 und einen in Reihe geschalteten Widerstand 1031 mit der Schiene 1013 verbunden. Hierdurch tritt an der Verbindungsstelle der Widerstände 1030 und 1031, wie angedeutet, im Betrieb eine abgekappte Vollweg-Gleichrichter-Kurvenform auf.

Die Verbindungsstelle der Widerstände 1030 und 1031 ist mit der Basis eines npn-Transistors 1032 verbunden, dessen Emitter an die Schiene 1013 und dessen Kollektor über einen Widerstand 1034 an die Schiene 1020 sowie über einen Widerstand 1035 an die Schiene 1013 angeschlossen ist. Die Verbindungsstelle der Widerstände'. 1034 und 1035 ist über einen Widerstand 1036 mit der Basis eines npn-Transistors 1038 verbunden, dessen Emitter an die Schiene 1013 des Kollektors über einen Kondensator 1040 an die Schiene 1013 angeschlossen ist. Die Schiene 1020 ist mit der Anode

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einer Diode 1042 verbunden, deren Kathode über einen Widerstand 1043 an den Kollektor des Transistors 1038 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 1038 ist weiterhin mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 1044 verbunden, dessen Ausgang an seinen invertierenden Eingang und über einen Kondensator 1046 an die Kathode der Diode 1042 angeschlossen ist. Hierdurch steht, wie angedeutet, am Ausgang des Operationsverstärkers 1044 eine sägezahnförmige Kurvenform zur Verfügung.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 1044 ist über einen Widerstand 1048 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 1050 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 1052 an seinen nicht invertierenden Eingang angeschlossen ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 1050 ist über einen Kondensator 1053 und einen in Serie geschalteten Widerstand 1054 an die Schiene 1020 angeschlossen. Dem Widerstand 1054 ist eine Diode 1055 parallelgeschaltet, wobei die Kathode der Diode 1055 an der Schiene 1020 liegt, und die Verbindungsstelle des Kondensators 1053 und des Widerstandes 1054 ist mit dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 1056 verbunden. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 1056 ist über einen Widerstand 1058 und einen in Serie geschalteten Widerstand 1059 an die Schiene 1013 angeschlossen und die Verbindungsstelle der Widerstände 1058 und 1059 ist über einen Widerstand 10 60 mit der Basis eines npn-Transistors 1062 verbunden.

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Der-Emitter des Transistors 1062 liegt an der Schiene 1013 und sein Kollektor ist über eine Primärwicklung 1064 eines Transformators 1065 mit der Anode einer Zener Diode 1066 verbunden, deren Kathode an der Schiene 1020 liegt. Zwischen dem Kollektor des Transistors 1062 und der Schiene 1020 ist weiterhin eine Diode 1067 so eingeschaltet, daß ihre Kathode an der Schiene 1020 liegt.

Der Transformator 10.65 hat zwei Sekundärwicklungen 1071 und 1072, denen jeweils Widerstände 1073 und 1076 parallelgeschaltet sind. Die Wicklung 1071 ist über eine Diode 1074 und einen Widerstand 1075 an die Thyristor-Steueranschlüsse TH 1 von Fig. 7 angeschlossen, die Wicklung 1072 ist über eine Diode 1077 und einen Widerstand 1078 mit den Thyristor-Steueranschlüssen TH 2 von Fig. 7 verbunden.

Die mit einem Ende des Strom-Messwiderstandes 955 nach Fig. 7 verbundene Schiene 954 ist an die Schiene 1013 angeschlossen und das andere Ende des Strom-Messwiderstandes 955 über einen Widerstand 1080 und einen in Serie geschalteten Widerstand 1081 mit der Schiene 1013 verbunden. Die Verbindungsstelle der Widerstände 1080 und 1081 ist an den nicht invertierenden Eingang ■ eines Operationsverstärkers 1082 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Widerstand 1083 mit seinem invertierenden Eingang und dieser über einen Widerstand 1084 mit der Schiene 1013 verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 1082 liegt weiterhin über

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einen Widerstand 1085 an der Schiene 1013. Auf diese Weise entspricht die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 1082 dem der Antriebsbatterie 10 zugeführten Strom.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 1082 ist über einen Widerstand 1090 mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 1091 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 109 2 an seinen invertierenden Eingang angeschlossen ist.

Die Schiene 1020 ist über einen Widerstand 1094 mit einer Schiene 1093 verbunden, die über eine Zener-Diode 1095 an die Schiene 1013 angeschlossen ist, wobei deren Anode an der Schiene 1013 liegt und die Zener Diode 1095 durch einen Kondensator 1096 überbrückt wird.

Die Schiene 1093 ist über die Parallelschaltung von sechs Reihenschaltungen von jeweils drei Widerständen mit der Schiene 1013 verbunden:

1. über einen Widerstand 1100, einen Trimmeiwiderstand 1101 und einen Widerstand 1103,

2. über einen Widerstand 1105, einen Trimmerwiderstand 1106 und einen Widerstand 1108,

3. über einen Widerstand 1110, einen Trimmerwiderstand 1111 und einen Widerstand 1113,

4. über einen Widerstand 1115, einen Trimmerwiderstand 1116 und einen Widerstand 1118,

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A 44 296 b - A 44 301 b * IOÖ/

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5, über einen Widerstand 1120, einen Trimmerwiderstand 1121 und einen Widerstand 1123 und

6. über einen Widerstand 1125, einen Trimmerwiderstand 1126 und einen Widerstand 1128.

Die Verbindungsstellen der Widerstände 1101 und 1103, der Widerstände 1106 und 1108, der Widerstände 1111 und 1113, der Widerstände 1116 und 1118, der Widerstände 1121 und 1123 und der Widerstände 1126 und 1128 ist jeweils über einen Relaiskontakt mit einer Schiene 1104 verbunden, nämlich über die Relaiskontakte 1102a, 1107a, 1112a, 1117a, 1122a bzw. 1127a. Die Schiene 1104 ist über einen Widerstand 1140 und einen in Reihe geschalteten Kondensator 1142 mit der Schiene 1113 verbunden und die Verbindungsstelle des Widerstandes 1140 und des Kondensators 1142 ist über einen Widerstand 1143 an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1091 angeschlossen.

Beim Betrieb wird je nach der gewünschten Stromstärke einer der Kontakte 1102a, 1107a, 1112a, 1117a, 1122a und 1127a geschlossen, so daß der Operationsverstärker 1091 den tatsächlich fließenden Strom mit dem gewünschten Strom vergleicht und an seinem Ausgang ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 1091 ist über einen Widerstand 1150 mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 1152 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 1153 an seinen invertierenden Eingang und dieser über einen Widerstand 1155 an die Schiene 1013 angeschlossen.ist.

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13. August 1980 -inzwischen den Schienen 1020 und 1013 liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes 1154 und eines veränderlichen Widerstandes 1156. Der Abgriff des Widerstandes 1156 ist über einen Widerstand 1157 mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1152 verbunden. Weiterhin liegt zwischen den Schienen 1020 und 1013 die Reihenschaltung eines Kondensators 1158 und eines Widerstandes 1159, deren Verbindungsstelle über eine Diode 1160 und einen Widerstand 1161 mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 1152 verbunden ist, wobei der Kondensator 1158 an der Schiene 10 20 und die Anode der Diode 1160 an der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 1158 und dem Widerstand 1159 liegt.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 1152 ist über einen Widerstand 1170 und einem Kondensator 1172 mit der Schiene 1013 verbunden und die Verbindung des Widerstandes 1170 und des Kondensators 1172 ist über einen Widerstand 1174 an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1050 angeschlossen.

Beim Betrieb nimmt der Ausgang des Operationsverstärkers 1050 während jeder Halbwelle der Netzwechselspannung den Wert L an, wenn die an seinen invertierenden Eingang angelegte Spannung diejenige an seinem nicht invertierenden Eingang übersteigt. Hierdurch wird jedesmal der monostabile Multivibrator 1056 ausgelöst, wodurch der Transistor 1062 leitend wird und an die Thyristor-Steueranschlüsse TH 1 und TH 2 Aus-

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gangsimpulse anlegt/ so daß der in Vorwärtsrichtung vorgespannte Thyristor der beiden Thyristoren 942 und 943 leitend wird.

Wenn das Ladegerät 22 eingeschaltet wird, besteht an der Verbindungsstelle des Kondensators 1158 und des Widerstandes 1159 anfänglich eine hohe Spannung, wodurch sichergestellt ist, daß der anfängliche Ladestrom niedrig ist. Anschließend nimmt diese Spannung ab, so daß ein allmähliches Ansteigen des Ladestromes erzielt wird, bis diese den Wert erreicht hat, der durch die Spannung auf der Schiene 1104 bestimmt wird.

In Fig. 9 ist innerhalb einer gestrichelt dargestellten Umrandung 1200 ein S/P-Wandler dargestellt, der einen Teil des Ladegerätes 22 bildet. Das serielle Signal TX in CRZ-Darstellung vom Interface 70 wird hier in Form von zwei Signalen TXS und TXM empfangen, wobei TXM für eine binäre "1" und TXS für eine binäre "0" den Wert H annimmt. Das Signal TXS wird über Steckverbindungen 72a an zwei Schienen 1203 und 1204 und das Signal TXM über Steckverbindungen 72b an zwei Schienen 1208 und 1209 angelegt. Die Schiene 1203 ist über einen Widerstand 1210 mit der positiven Betriebsspannung Vcc, über einen Kondensator 1211 mit der Schiene 1204 und unmittelbar. mit dem Eingang eines Schmitt-Inverters 1212 verbunden, dessen Ausgang an einen Eingang einer NAND-Schaltung 1214 angeschlossen ist. In ähnlicher Weise ist die Schiene 1208 über einen Widerstand 1216 mit der Betriebsspannung Vcc, über einen Kondensator 1217 mit

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der Schiene 1209 und unmittelbar mit dem Eingang eines Schmitt-Inverters 1218 verbunden/ dessen Ausgang an einen Eingang einer NAND-Schaltung 1220 angeschlossen ist. Der Ausgang der NAND-Schaltung 1214 ist mit dem anderen Eingang der NAND-Schaltung 1220 und der Ausgang der NAND-Schaltung 1220 mit dem anderen Eingang der NAND-Schaltung 1214 verbunden, so daß die NAND-Schaltungen 1214 und 1220 als Flip-Flop wirken. Auf diese Weise werden die in serieller Form in CRZ-Darstellung empfangenen Daten durch das Flip-Flop aus den NAND-Schaltungen 1214 und 1220 in eine MRZ-Darstellung (ohne Wiederkehr nach Null) umgewandelt.

Der Ausgang der NAND-Schaltung 1214 ist mit dem Dateneingang D eines 4-stufigen Schieberegisters 1230 verbunden. Der Ausgang Q3 des Schieberegisters 1230 ist an den Dateneingang D eines zweiten 4-stufigen Schieberegisters 1232 angeschlossen. Der Ausgang Q 3 des Schieberegisters 1232 ist an den Eingang D eines Flip-Flop 1234 und der Ausgang Q des Flip-Flops 1234 mit den Eingang D eines zweiten Flip-Flops 12 36 verbunden.

Die Ausgänge der beiden Inverter 1212 und 1218 sind weiterhin mit den beiden Eingängen einer NAND-Schaltung 12 38 verbunden, deren Ausgang an die beiden Eingänge einer NAND-Schaltung 1240 angeschlossen ist. Die NAND-Schaltungen 1238 und 1240 erzeugen Taktimpulse mit einer Frequenz, die der Ubertragungsfrequenz der ankommenden seriellen Daten entspricht.

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Der Ausgang der NAND-Schaltung 1240 ist an einen Eingang einer NAND-Schaltung 1242 angeschlossen. Der Ausgang der NAND-Schaltung 1242 ist mit dem Taktimpulseingang C eines 4-stufigen Binärzählers 1246 verbunden. Die Ausgänge Q 1 und Q 3 des Binärzählers 1246 sind . an die beiden Eingänge einer NAND-Schaltung 1247 angeschlossen, deren Ausgang mit dem anderen Eingang der NAND-Schaltung 1242 verbunden ist. Der Ausgang der NAND-Schaltung 1247 ist weiterhin an die beiden Eingänge einer NAND-Schaltung 1248 angeschlossen, deren Ausgang mit je einem Eingang der beiden NAND-Schaltungen 1250 und 1251 verbunden ist. Der Ausgang der NAND-Schaltung 1250 ist an den Rückstelleingang R des Binärzählers 1246 angeschlossen.

Der Ausgang der NAND-Schaltung 1242 ist mit den Taktimpulseingängen C der Schieberegister 1230 und 1232 sowie der Flip-Flops .1234 und 1236 verbunden. Die Ausgänge Q 0 und Q 1 des Schieberegisters 1230 sind an die beiden Eingänge einer UND-Schaltung 1260 angeschlossen, deren Ausgang mit einem Eingang einer UND-Schaltung 1261 verbunden ist. Der Ausgang Q des Flip-Flops 1236 ist mit dem anderen Eingang der UND-Schaltung 1261 verbunden, und der Ausgang der UND-Schaltung 1261 ist an den anderen Eingang der NAND-Schaltung 1251 angeschlossen.

Die Ausgänge Q 2 und Q 3 des Schieberegisters 1230 und der Ausgang Q 0 des Schieberegisters 1232 sind jeweils an die Dateneingänge D 2, D 3 und D 4 einer

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Verriegelungsschaltung 1270 angeschlossen. Die Ausgänge Q 1, Q 2 und Q 3 des Schieberegisters 1232 und der Ausgang Q des Flip-Flops 1234 sind an die Dateneingänge D 1 bis D 4 einer Verriegelungsschaltung 1271 angeschlossen. Der Ausgang der NAND-Schaltung 1250 ist mit dem Taktimpulseingang C der Verriegelungsschaltungen 1270 und 1271 verbunden.

Die Betriebsspannungsschiene Vcc ist über einen Widerstand 1275 und einen Kondensator 1276 mit der Masse Schiene OV verbunden. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 1275 und des Kondensators 1276 ist an den Eingang A einer monostabilen Schaltung 1278 (der Type 4528) angeschlossen, deren Ausgang Q mit den Rückstelleingängen R der Schieberegister 1230 und 1232 und der Flip-Flops 1234 und 1236 verbunden ist. Der Ausgang Q der monostabilen Schaltung 1278 ist mit dem Eingang CD einer weiteren monostabilen Schaltung 1280 vom gleichen Typ verbunden. Der Ausgang Q der monostabilen Schaltung 1280 liefert das Signal DV, das an die Schiene 985 in Fig. 7 angelegt wird. Der Ausgang der NAND-Schaltung 1251 ist mit dem Eingang A der monostabilen Schaltung 1280 verbunden.

Der Wandler 1200 verarbeitet Datenwörter von zehn Bit Länge (Fig. 10). Jedes Datenwort besteht aus einem Start-Bit, das immer den Wert L aufweist, sieben Daten-Bits, einem Adressen-Bit, das den Wert H hat, wenn der Wandler 1200 adressiert wird, und einem Stop-Bit, das ständig den Wert H besitzt. Zwischen den Datenwörtern

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wird ständig der Wert H übertragen, so daß der Ausgang der NAND-Schaltung 1214 ständig den Wert H aufweist.

Wenn ein neues Datenwort empfangen wird, bewirkt das Start-Bit, daß der Ausgang der NAND-Schaltung 1220 den Wert H einnimmt, wodurch der.Ausgang der UND-Schaltung 1250 auf H geht und dadurch den Binär-Zähler 1246 zurückstellt. Hierdurch wird der Ausgang der NAND-Schaltung 1247 H, wodurch die Taktimpulse von der NAND-Schaltung 1240 durch die NAND-Schaltung 1242 gelangen können. Mit Hilfe dieser Taktimpulse wird das ankommende Datenwort in die Schieberegister 1230 und 1232 und die Flip-Flops 1234 und 1236 eingeschrieben.

Sobald ein Datenwort vollständig empfangen worden ist, enthält der Binär-Zähler 1246 die Binärzahl 1010, so daß seine Ausgänge Q 1 und Q 3 den Wert H besitzen. Hierdurch nimmt der Ausgang der NAND-Schaltung 1247 den Wert L an und blockiert damit die Übertragung weiterer Taktimpulse über die NAND-Schaltung 1242. Weiterhin gibt der Ausgang der NAND-Schaltung 1248 den Wert H an einen Eingang der NAND-Schaltung 1250 weiter.

Wenn ein Datenwort vollständig empfangen worden ist, nehmen die Ausgänge Q 0 des Schieberegisters 1230, der dem Stop-Bit entspricht, der Ausgang Q 1 des Schieberegisters 1230, der dem Adressen-Bit entspricht und der Ausgang Q des Flip-Flops 1236, der dem inversen Start-Bit entspricht, den Wert H an. Dadurch geht der Ausgang der UND-Schaltung 1261 auf H und veranlasst

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den Ausgang der NAND-Schaltung 1251, den Wert L anzunehmen und die Daten-Bits in die Verriegelungsschaltungen 1270 und 1271 zu übernehmen.

Wenn die Datenwörter periodisch empfangen werden, geht der Ausgang der NAND-Schaltung 1251 periodisch nach L und stellt dadurch sicher, daß der Ausgang Q der monostabilen Schaltung 1280 auf dem Wert H verbleibt. Dadurch wird an die Schiene 985 der Fig. 7 ein Signal H angelegt, das zur Folge hat, daß die Hauptkontakte 935a und 9 35b geschlossen werden. Falls aus irgendeinem Grund keine Datenwörter empfangen werden, nimmt das Signal DV den Wert L an und verhindert dadur. eine Aufladung.

Die monostabile Schaltung 1278 dient dazu, die Schieberegister 1230 und 1232, die Flip-Flops 1234 und 1236 und weiterhin die monostabile Schaltung 1280 anfänglich zurückzustellen.

Die Ausgänge Q 3 und Q 4 der Verriegelungsschaltung 1270 und der Ausgang Q 1 de¹- Verriegelungsschaltung 1271 sind mit den Eingängen C, B und A eines 3 nach 8-Entschlüsslers 1290 verbunden. Die Ausgänge CH 1 bis CH 6 des Entschlüsslers 1290 liefern Signale PH 1 bis PH 6, welche die jeweilige Phase des gerade durchgeführten Aufladevorganges anzeigen. In der dargestellten Anordnung _; wird nur das Signal PH 6 verwendet, welches mit dem I Wert H anzeigt, daß der Aufladevorgang beendet ist. Das Signal PH 6 wird der Schiene 976 in Fig. 7 zugeführt, wobei die Signallampe 997 aufleuchtet.

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Die Ausgänge Q 2, Q 3 und Q 4 der Verriegelungsschaltung 1271 sind mit den Eingängen C, B und A eines 3 nach 8-Entschlüsslers 1292 verbunden. Die Ausgänge CH 1 bis CH 6 des Entschlüsslers 1292 zeigen die sechs verschiedenen Stromstufen bei fortschreitender Ladung an. Diese Ausgangssignale CH 1 bis CH 6 werden über Widerstände 1295 bis 1300 den Basen von npn-Transistoren 1305 bis 1310 zugeführt. Die Emitter der Transistoren 1305 bis 1310 sind mit der Masse-Schiene OV verbunden und ihre Kollektoren über Relaiswicklungen 1102b, 1107b, 1112b, 1117b_f 1122b und 1127b an die Betriebsspannungsschiene Vcc angeschlossen. Eine Erregung dieser Relaiswicklungen bewirkt jeweils das Schließen der Relaiskontakte 1102a, 1107a, 1112a, 1117a, 1122a und 1127a. Die Kollektoren der Transistoren 1305 bis 1310 sind über Dioden 1315 bis 1320 mit der Betriebsspannungsschiene Vcc verbunden, wobei die Kathoden dieser Dioden an der Betriebsspannungsschiene Vcc liegen.

Ein Signal H an einem der Ausgänge CH 1 bis CH 6 des Entschlüsslers 1292 bewirkt also, daß der zugehörige Transistor leitend wird, das zugehörige Relais anspricht und die jeweiligen Kontakte in Fig. 8 schließen.

In Fig. 11 ist das Schaltbild des S/P-Wandlers 74, des D/A-Wandlers 76 und der Drosselschaltung 77, welche der Motor-Steuervorrichtung 20 ein Drosselsignal zuleitet, dargestellt. Die Drosselvorrichtung 77 dient dabei dazu, den maximal von dem Antriebsmotor 14 aufgenommenen Strom während der letzten 10 Ah der in der

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Batterie 10 zur Verfügung stehenden Ladung fortlaufend von 100% des normalen Maximal-Stromes auf 40% zu begrenzen.

Der S/P-Wandler 74 ist mit dem Wandler 1200 nach Fig. identisch/ nur daß er kein Element aufweist, das der monostabilen Schaltung 1280 entspricht. Die verschiedenen Elemente des Wandlers 74 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Elemente des Wandlers 1200 versehen und durch den Zusatz A von diesen unterschieden. Die Ausgänge Q 2, Q 3 und Q 4 der Verriegelungsschaltung 1270 A und die Ausgänge Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 der Verriegelungsschaltung 1271 A sind mit den jeweiligen Eingängen des D/A-Wandlers 76 verbunden. Der Ausgang des Wandlers 76 ist an den nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 1400 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Kondensator 1401 an seinen invertierenden Eingang angeschlossen ist. Der Ausgang des Verstärkers 1400 ist über einen veränderlichen Widerstand 1402 und einen in Reihe geschalteten festen Widerstand 1403 mit der Masseschiene OV und über einen Widerstand 1404 mit der Basis eines pnp-Transistors 1405 verbunden, dessen Emitter an eine Schiene 1406 und dessen Kollektor über einen Widerstand 1407 an die Masse-Schiene OV angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 1405 ist weiterhin mit der Basis eines Transistors 1408 verbunden, dessen Emitter *n die Masse-Schiene OV und dessen Kollektor an die Schiene 1406 angeschlossen ist.

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Die Schiene 1406 führt zu der Basis eines hier nicht dargestellten Transistors (N3) der Motor-Steuervorrichtung 20 und liefert ein Signal, das dem von dem "Gaspedal" verlangten Strom entspricht (Fig. 3 der PCT-Anmeldung 78/00046).

Beim Betrieb wird der maximale/ von der Antriebsbatterie 10 entnehmbare Strom in binärer Form an den Ausgängen Q 2, Q 3 und Q 4 der Verriegelungsschaltung 1270 A und an den Alisgängen Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 der Verriegelungsschaltung 1271 A angezeigt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 1400 ist daher ein Analog-Signal, das diesem Maximal-Strom entspricht. Wenn der von dem Gaspedal verlangte Strom kleiner ist als der durch das Signal des Verstärkers 1400 dargestellte zulässige Maximal-Strom, dann ist der Transistor 1405 nicht leitend und das Signal für den vom Gaspedal verlangten Strom wird nicht beeinflusst. Wenn dieser verlangte Strom jedoch den zulässigen Maximal-Strom übersteigt, dann befinden sich die Transistoren 1405 und 1408 in ihrem leitenden Zustand und begrenzen den Maximalstrom auf den durch das Ausgangssignal des Verstärkers 1400 bestimmten Wert.

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Wie bereits erwähnt, sind die Programme zur Steuerung der Batterie-Uberwachungseinrichtung im ROM 104 (Fig. 3) gespeichert. Die folgende Tabelle gibt eine Zusammenstellung dieser Programme.

Tabelle: Programmstruktur

Steuerprogramme:

RESET

INTERR POWRFAIL

Unterbrechungsprogramme

- 0,1-Sekunden-Routine: INTSERV

- 1-Sekunden-Routine;

TRANS CHRIDL ADCONV DRVIAL IDLDRV IDLCHR

CHARGE
STATE 1 STATE 2 STATE 3 STATE 4 STATE 5

- 10-Sekunden-Routine· FGCALC

DISCH VPCALC

SEND

Dienst-Unterprogramme;

AVCURR

LKUPI

SPTST

SDCALC MDCALC

Die Programme enthalten also drei Steuerprogramme, siebzehn Unterbrechungsprogramme und fünf Dienst-Unterprogramme, Das Steuerprogramm RESET ("Rückstellen") wird aufgerufen, sobald Spannung an das System angelegt wird. Nach seiner Beendigung wird das Programm INTERR ("Unterbrechung") aufgerufen, welches für das Zusammenwirken der MPU 24 mit dem Interface 70 verantwortlich ist. Zu den Steuer-

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Programmen gehört schließlich noch das Programm POWRFAIL ("Netzstörung"), das bei einer Störung der Netzspannungs versorgung aufgerufen wird.

Wie im Zusammenhang mit Fig. 3 erklärt worden ist, erhält der Anschluß IRQ der MPU 24 normalerweise Unterbrechungssignale vom Flip-Flop 128 mit einer Frequenz von 1OHz.

Wenn während der Ausführung des Programmes INTERR ein Unterbrechungssignal empfangen wird, dann werden die Unterbrechungsprogramme aufgerufen. Diese enthalten eine 0,1-Sekunden-Routine, die jedes Mal ausgeführt wird, wenn ein Unterbrechungssignal empfangen wird, also in Abständen von 0,1 Sekunden, eine 1-Sekunden-Routine, die nach jeder zehnten 0,1-Sekunden-Routine ausgeführt wird, und eine 10-Sekunden-Routine, die nach jeder zehnten 1-Sekunden-Routine ausgeführt wird. Wenn während des Ablaufes der 1-Sekunden-Routine oder der 1O-Sekunden-Routine ein Unterbrechungssignal auftritt, wird die 0,1-Sekunden-Routine aufgerufen. Nach deren Ablauf kehrt die Programmsteuerung wieder an ihre ursprüngliche Stelle zurück, in dem Programm INTERR, in der 1-Sekunden-Routine oder in der 1O-Sekunden-Routine liegen kann. Die Dienst-Unterprogramme sind ein Satz von Unter-Routinen, die von den anderen Programmen aufgerufen werden können.

Für den Verkehr zwischen den verschiedenen Programmen wird ein Statuswort CHWORD von 8 Bit Länge benutzt,

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das in Fig. 12 dargestellt ist. In diesem Wort geben die Bits 0, 1 und 2 die Nummer der Ladestromstufe und die Bits 3, 4 und 5 die Nummer der Ladephase an. Jeder Ladezyklus hat fünf Phasen und es sind sechs Ladestromstufen vorgesehen mit jeweils 1A, 5,5A, 8A, 15A, 2OA und 3OA.

Fig. 13 zeigt das Flußdiagrainm für das Programm RESET. Wenn Netzspannung an..das System angelegt wird, geht das Netzstörungssignal PWFL nach H und nach einer kurzen Verzögerung das Signal RESET nach L, wodurch das Programm RESET aufgerufen wird. In einem Programmschritt S10 zu Beginn des Programmes wird das System in Gang gebracht, dann werden in einem Schritt S11 dten, die bei einer Netzstörung in den RAM 106 gerettet worden waren, in den internen RAM der MPU 24 zurückübertragen. Das Programm springt dann in das Programm INTERR.

In Fig. 14 ist das Programm INTERR dargestellt. Sobald dieses Programm aufgerufen worden ist, werden Daten aus dem Ausgabestapel (oder Kellerspeicher) der MPÜ 24 an das Interface 70 übertragen, und von dort aus in serieller Form an das Ladegerät 22 oder den S/P-Wandler 24 weitergegeben. Dann wird in einem Schritt S20 das die Unterbrechungsmaske darstellende Steuerwort in dem Zustandsregister der MPU 24 untersucht. Diese Maske wird während der 1-Sekunden-Routine eingestellt, wenn das Fahrzeug von einem aktiven Zustand in den Leerlaufzustand übergeht.

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Für den Fall, daß die Maske eingestellt worden ist, geht in einem Programmschritt S21 das Signal PSUINHIBIT nach H, welches von dem Datenausgang des Interface 50 geliefert wird, wodurch das Signal NMI nach L geht und das Programm POWRFAIL aufgerufen wird. Wenn die Maske jedoch nicht eingestellt worden ist, geht das Programm zu einem S22 weiter, welcher es erlaubt, mit Hilfe des Fernschreibers 82 den Inhalt des Speichers der MPU 24 zu untersuchen und zu verändern.

■Das Programm POWRFAIL gemäß Fig. 15 wird aufgerufen, wenn das Signal NMI nach L geht. Die einzige Funktion dieses Programmes besteht darin, Daten aus dem RAM der MPU 24 in den RAM 106 zu retten. Da der RAM 106 seine Eigenstromversorgung besitzt, gehen auf diese Weise bei einer Netzstörung keine Daten verloren.

In Fig. 16 ist das einzige Programm INTSERV der 0,1-Sekunden-Routine dargestellt. Dieses Programm wird aufgerufen, wenn das Signal IRQ nach L geht und dadurch eine Programmunterbrechung hervorruft. In einem Schritt S30 wird das Flip-Flop 128 zurückgestellt, um die Ausgabe des nächsten Unterbrechungssignales vorzubereiten. Dann werden in einem Schritt S31 die Zustandsleitungen des Fahrzeuges über das Interface 50 gelesen und in einem Schritt S32 wird festgestellt, ob sich das Fahrzeug in einem aktiven Zustand befindet. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt S33 der Anzeigetreiber

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mit dem augenblicklichen Wert der Variablen DEFLN geladen, welche den Ladungszustand der Antriebsbatterie darstellt. Dann wird in einem Schritt S34 getestet, ob seit der letzten Ausführung der 1-Sekunden-Routine bereits wieder eine Sekunde vergangen ist. Ist dies der Fall, wird in das Programm TRANS gesprungen, anderenfalls wird die Rückkehr von der Unterbrechung durchgeführt. Wenn in dem Schritt S32 festgestellt worden ist, daß sich das Fahrzeug nicht in einem aktiven Zustand befunden hat, wird in einem Schritt S 33 getestet, ob ein Zustandswechsel stattgefunden hat. Ist dies der Fall, wird in das Programm TRANS gesprungen, anderenfalls wird in einem Schritt S 35 getestet, ob eine Sekunde vergangen ist, seit dem das Fahrzeug in den Leerlauf gegangen ist. Ist dies der Fall, wird die Unterbrechungsmaske eingestellt, bevor die Rückkehr von der Unterbrechung durchgeführt wird.

In Fig. 17 ist das Programm TRANS dargestellt. Nach seinem Aufruf wird ein Test gemacht, um festzustellen, ob ein Zustandswechsel des Fahrzeuges zwischen dem aktiven und dem Leerlaufzustand erfolgt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt ein Sprung in das Programm ADCONV, anderenfalls wird in ein passendes Zustandswechselprogramm gesprungen. Hierfür stehen die Programme DRVIDL, CHRDL, IDLDRV und IDLCHR zur Verfügung, die bei einem Zustandswechsel von "Motor ein" nach "Leerlauf", von "Lader angeschlossen" nach "Leerlauf", von "Leerlauf"

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nach "Motor ein" bzw.. von "Leerlauf" nach "Lader angeschlossen" aufgerufen werden.

Fig. 18 zeigt die beiden Programme CHRIDL und DRVIDL. Dabei ist das Programm DRVIDL auch ein Teil des Programmes CHRIDL. Wenn das Programm CHRIDL aufgerufen worden ist, werden in einem Schritt S 40 die Variablen CWD und OCA addiert und die Summe auf Null getestet. CWD stellt dabei die der Batterie entnommene Ladung und OCA die zusätzliche Ladung dar, die der Batterie während der dritten Phase des Ladevorganges zugeführt worden ist. Wenn die Summe null ist, bedeutet dies, daß die Batterie während des vorangegangenen Ladezyklus vollständig aufgeladen worden ist, und die Teilladungsflagge wird rückgestellt. Falls das Ergebnis jedoch nicht gleich null ist, bedeutet dies, daß die Batterie noch nicht wieder vollständig aufgeladen ist, und die Teilladungsflagge wird eingestellt.

Sodann wird das Programm "DRVIDL" aufgerufen, das zunächst festhält, zu welchem Zeitpunkt die Leerlaufperiode begonnen hat, und dann in einem Programmschritt S41 eine Variable ECWD als Variable ALFA und die Variable DEFLN als Variable BETA abspeichert. Die Variable ECWD stellt die der Batterie entnommene Ladung dar, die jedoch um einen bestimmten Betrag korrigiert ist, um die jeweilige Größe des Entladestromes zu berücksichtigen. Schließlich wird vor der Rückkehr von der Unterbrechung

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die Unterbrechungsmaske eingestellt, wodurch in dem Programmschritt S21 des Programmes INTERR das Signal PSUINHIBIT des Interfaces 50 nach H gesetzt wird.

In Fig. 19 ist das Programm IDLDRV dargestellt. Nach seinem Aufruf wird in das Unterprogramm SDCALC gesprungen, um die während des Leerlaufes aufgetretene Selbstentladung zu berechnen, und anschließend in das Unterprogramm MDCALC gesprungen, um den augenblicklichen Wert der variablen DEFLN zu berechnen. Vor einem Sprung in das Programm ADCONV werden ECWD und DEFLN als ALFA und BETA abgespeichert.

Fig. 20 zeigt das Programm IDLCHR. Zu Beginn des Programmes wird das Unterprogramm SDCALC aufgerufen, um die während des Leerlaufs aufgetretene SeIbstentladung zu berechnen. Anschließend wird die variable CWD untersucht. Wenn diese größer als 5,33Ah ist, dann wird eine Variable FGK gleich ECWD/CWD gesetzt, und wenn sie kleiner oder gleich 5,33Ah ist, wird die Variable FGK gleich 1 gesetzt. Diese Variable FGK wird in dem Programm STATE 1 verwendet, um ECWD zu berechnen.

Anschließend wird in einem Schritt S50 die Flagge "neues AHL" untersucht. Wenn diese Flagge nicht gesetzt ist, springt das Programm zu einem Schritt S51, anderenfalls wird in einem Schritt S52 die Teilladungsflagge untersucht. Wenn diese eingestellt ist, springt das Programm

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ebenfalls zu dem Schritt S51 anderenfalls wird vorher in einem Schritt S53 eine Variable CW berechnet als Mittelwert aus ihrem vorhergehenden Wert und dem Quotienten AHL/CWFT. Die Variable CW stellt die Batteriekapazität bei 30° C dar, die Variable AHL die tatsächliche Batteriekapazität bei der Betriebstemperatur und die Variable CWFT eine Funktion der Temperatur, welche zur Berechnung von AHL aus CW benötigt wird. Wie weiter unten im Zusammenhang mit dem Programm DISCH beschrieben wird, wird die Variable AHL, wenn die niedrigste Spannung einer Untereinheit bei der Entladung unter einen bestimmten Wert sinkt, als Funktion dieser Spannung und einer Funktion der variablen ECWD berechnet. Gleichzeitig wird die Flagge "neue AHL" gesetzt, um anzuzeigen, daß diese Berechnung durchgeführt worden ist. In dem Schritt S53 wird der neue Wert von AHL benutzt, um die Variable CW zu berechnen, sofern die Batterie während des vorhergegangenen Ladezyklus voll aufgeladen worden ist. Auf diese Weise wird der Wert von CW korrigiert und ständig auf den neuesten Stand gebracht, so daß er weitgehend der tatsächlichen Batteriekapazität entspricht, welche ja während der Lebensdauer der Batterie ständig absinkt. Durch die Korrektur des Wertes von CW wird die Genauigkeit der Berechnung des Ladezustands der Batterie ganz erheblich verbessert.

In dem Programmschritt S51 wird in das Statuswort CHWORD die Stromstufe 6 und die Ladephase 1 eingeschrieben.

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In einem Schritt.S54 (Pig. 20b) wird anschließend die Variable AHT berechnet, welche die gesamte Entladung der Batterie während ihrer bisherigen Betriebsdauer darstellt und in dem Unterprogramm SDCALC verwendet wird. Dann wird in einem Schritt S55 die variable OCA berechnet als Funktion einer Konstanten K1, einer Konstanten K2, einer Variablen SD, welche die bisherige Selbstentladung darstellt, einer Konstanten K3 und einer Variablen EQA, welche die Ausgleichsladung darstellt, die der Batterie in periodischen Zeiträumen zugeführt wird. Dann wird in einem Schritt £56 die Teilladungsflagge untersucht und falls sie gesetzt ist, die Variable OCA erhöht.

Anschließend wird in einem Prcgrammschritt S57 das Unterprogramm MDCALC aufgerufen und sodann die Variable ECWD als variable ALFA und die Variable DEFLN als Variable BETA abgespeichert. Schließlich wird vor dem Sprung zu dem Programm ADCONV die Variable DEFLN gleich null gesetzt.

Fig. 21 zeigt das Programm ADCONV, das für die Umwandlung der verschiedenen Analogsignale in digitale Form verantwortlich ist. Zu Beginn des Programmes wird die Temperatur des elektronischen Systems abgelesen und als Variable TELEC gespeichert. Dann wird die Temperatur des Batterie-Elektrolyten abgelesen und als Variable TBATT gespeichert. Anschließend werden der Mittelwert und der Spitzenwert des an dem Meß-Widerstand 12 abgefüllten Batteriestromes abgelesen und als Variable CURR und IPEAK gespeichert. Schließlich werden vor dem Sprung zu dem Programm CHARGE die Spannungen an

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den Untereinheiten der Batterie gemessen und als Variable SBPK1 bis SBPK9 gespeichert.

Während des Abarbeitens jeder 1-Sekunden-Routine wird zunächst das Programm CHARGE und sodann eines der Programme STATE1 bis STATE5 ausgeführt, welche den Phasen 1 bis 5 des Ladezyklus entsprechen. In Fig. 22 ist dieses Programm CHARGE dargestellt.

Nach Aufruf dieses Programmes wird getestet, ob das Ladegerät 22 angeschlossen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in das Programm DISCH gesprungen. Anderenfalls wird in einem Schritt S 60 getestet, ob seit der letzten Ausgleichsladung der Batterie 7 Tage vergangen sind. Ist dies der Fall, wird die Variable EQA um einen konstanten Wert erhöht, um sicherzustellen, daß der Batterie in Phase 4 des Ladezyklus eine Ausgleichsladung zugeführt wird. Anschließend wird in einem Schritt S61 das Unterprogramm AVCURR aufgerufen und schließlich zu dem entsprechenden der Programme STATE1 bis STATE5 gesprungen.

In Fig. 23 ist das Programm STATE1 dargestellt, welches die Phase des Ladezyklus steuert, in welcher die der Batterie entnommene Ladung ergänzt wird.

Da dieses Programm nur bei jedem achten Durchlauf der 1-Sekunden-Routine ausgeführt wird, wird in einem

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Schritt S70 getestet, ob der jeweilige Durchlauf ein solcher achter Durchlauf ist. Ist dies nicht der Fall, wird zu dem Programm SEND gesprungen, anderenfalls geht das Programm mit dem Schritt S71 weiter, in welchen das unterprogramm SPTST aufgerufen wird. In diesem Unterprogramm wird die gesamte Batteriespannung und die niedrigste Spannung einer Untereinheit festgestellt. Anschließend wird in einem Schritt S72 eine Variable IEFF, welche den effektiven Ladestrom darstellt, von einer Variablen AVCUR berechnet, welche den tatsächlichen Ladestrom darstellt. Dann wird die neue Variable CWD durch Abziehen von IEFF von dem augenblicklichen Wert von CWD berechnet.

Da während des Ladens der Batterie ihr jeweiliger Ladungszustand errechnet wird, ist es notwendig, die Variable ECWD zu berechnen. In dem Programm IDLCHR war die Variable FGK als Quotient von ECWD und CWD berechnet worden; nun wird in einem Schritt S74 ECWD durch Multiplikation von CWD und FGK berechnet. Auf diese Weise fällt ECWD zusammen mit CWD linear nach null ab.

Um den Wirkungsgrad der Ladung so groß wie möglich zu halten und um übermäßiges Gasen der Batterie zu vermeiden, wird der Ladestrom im Verlauf der Ladung entsprechend dem Wert der Ladung CWD, der noch aufgebracht werden muß, verringert. In den Schritten S75 bis S78 wird die Variable CWD untersucht. Wenn CWD in dem Bereich

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zwischen 10 und 20 Ah liegt, dann wird der Ladestrom auf die Stromstufe 5 reduziert. Wenn CWD kleiner ist als 10Ah, wird der Strom auf die Stufe 3 verringert. Schließlich wird vor dem Sprung zu dem Programm SEND in einem Schritt S79 (Fig. 23b) die Variable CWD auf null untersucht. Ist CWD gleich null, wird in das Statuswort CHWORD die Phase 2 eingetragen, so daß während des nächsten Durchlaufens der 1-Sekunden-Routine die Phase 2 des Ladezyklus ausgeführt wird.

Während Phase 2 des Ladezyklus wird die Anstiegsrate der niedrigsten Spannung einer Untereinheit untersucht und diese Phase 2 beendet, wenn die Anstiegsrate unter einen kritischen Wert absinkt. Diese Phase 2 stellt sicher, daß die schwächste Untereinheit voll geladen wird. Sie wird durch das in Fig. 24 dargestellte Programm STATE2 gesteuert.

Für die Phase 2 besteht eine zeitliche Begrenzung auf 118 Minuten. Nach Aufruf des Programmes STATE2 wird daher die in Phase 2 verbrachte Zeit getestet. Wenn bereits 118 Minuten vergangen sind, wird in das Statuswort CHWORD die Phase 3 eingetragen und in das Programm SEND gesprungen. Ist dies nicht der Fall, wird in einem Schritt S 80 die niedrigste Spannung einer Untereinheit LOWV temperaturkompensiert. Hierzu wird ein Temperatur-Koeffizient von 6,5mV/K je Zelle verwendet, um die niedrigste Untereinheits-Spannung auf 50⁰C zu normalisieren.

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Dann wird in einem Schritt S81 die Variable LOi-JV über 16 Durchläufe der 1-Sekunden-Routine gemittelt. Anschließend wird in einem Schritt S82 die mittlere Anstiegsrate der niedrigsten Untereinheits-Spannung über 255 Durchläufe der 1-Sekunden-Routine berechnet und in einem Schritt S83 mit einem kritischen Wert der Anstiegsrate verglichen. Ist die Anstiegsrate kleiner als2,54mV pro Zelle in 256 Sekunden, wird in das Statuswort CHWORD die Ladephase 3 eingetragen, bevor zu dem Programm SEND gesprungen wird.

In Fig. 25 ist des Programm STATE3 dargestellt, welches die Phase 3 des Ladezyklus steuert, in der die Batterie um einen durch die Variable OCA bestimmten Wert überladen wird.

Da auch dieses Programm nur bei jedem achten Durchlauf der 1-Sekunden-Routine ausgeführt wird, wird zunächst festgestellt, ob der augenblickliche Durchlauf ein achter Durchlauf ist und zu dem Programm SEND gesprungen, wenn dies nicht der Fall ist. Wenn der Durchlauf jedoch ein achter Durchlauf ist, wird in einem Schritt

590 die Variable OCA um den augenblicklichen Wert der Variablen AVCUR vermindert und dann in einem Schritt

591 auf null geprüft. Wenn OCA null ist, v;ird in das Statuswort CHWORD die Stromstufe 2 und die Ladephase 4 eingetragen, so daß bei dem nächsten Durchlauf der 1-Sekunden-Routine die Phase 4 des Ladezyklus ausge-

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so

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18. Aug. 1980 -erwird. Dann wird in das Programm SEND gesprungen.

Nachdem die Batterie entladen und dann unter der Steuerung der Programme STATE1, STATE2 und STATE3 in drei Phasen aufgeladen worden ist, sind einzelne Batteriezellen nicht so gut geladen worden wie die anderen. Um sicherzustellen, daß alle Batteriezellen voll geladen werden und um zu vermeiden, daß einzelne Batteriezellen mit jedem Entlade-Lade-Zyklus immer weniger gut geladen werden, wird der Batterie in periodischen Zeiträumen eine zusätzliche Ausgleichsladung zugeführt. Diese zusätzliche Ladung wird durch das in Fig. 26 dargestellte Programm STATE4 gesteuert.

Da auch dieses Programm nur bei jedem achten Durchlaufen der 1-Sekunden-Routine ausgeführt wird, wird anfänglich geprüft, ob der augenblickliche Durchlauf ein achter Durchlauf ist. Trifft dies zu, wird die variable EQA um den Wert der Variablen AVCUR vermindert und dann in einem Schritt S100 auf null geprüft. Wenn sie kleiner ist oder gleich null, wird in das Statuswort CHWORD die Ladephase 5 und die Stromstufe 1 eingetragen. Anschließend wird in das Programm SEND gesprungen.

Fig. 27 zeigt das Programm STATE5, welche die fünfte und letzte Phase des Ladezyklus steuert. Diese Phase ist die Erhaltungsphase, in welcher die Batterie mit der Stromstufe 1 geladen wird, so daß sie stets voll geladen

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ist. In diesem Programm wird die Variable EQA auf null geprüft und ein Sprung in das Programm SEND ausgeführt, wenn sie gleich null ist. Ist dies nicht der Fall, wird in das Statuswort CHWORD die Stromstufe 2 und die Ladephase 4 eingetragen, so daß die Batterie bei dem nächsten Durchlauf der 1-Säuinden-Routine eine Ausgleichsladung erhält.

Im Fahrbetrieb des Fahrzeuges wird während der 1-Sekunden-Routine das in Fig. 28 dargestellte Programm DISCH ausgeführt, um die Entladung der Batterie zu überwachen und um gegen Ende der Entladung zu entscheiden, ob der Betriebsstrom des Antriebsmotors 14 begrenzt werden muß.

Zu Beginn des Programmes wird das Unterprogramm SPTST aufgerufen, um die niedrigste Untereinheitenspannung LOWV und die gesamte Batteriespannung TOTV festzustellen und abzuspeichern. Dann wird das Unterprogramm VPCALC aufgerufen, um die Polarisationsspannung zu berechnen und als Variable VPOL abzuspeichern. In dem nächsten, mit dem Schritt S110 beginnenden Teil des Programmes werden die Variablen CWD und ECWD berechnet, welche die der Batterie tatsächlich und effektiv entnommene Ladung darstellen, wobei bei der effektiven Ladung der jeweilige Entladestrom mit berücksichtigt wird.

In dem Schritt S110 wird die Variable CURR daraufhin

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untersucht/ ob die Batterie gerade entladen wird, in welchem Fall die Variable negativ ist, oder ob die Batterie gerade aufgeladen wird_f was bei der Nutzbremsung der Fall ist und durch einen positiven Wert der Variablen angezeigt wird. Wenn CURR negativ ist, wird in einem Schritt S1-11 das Unterprogramm LKÜP1 aufgerufen, in welcher die Variable IEFF berechnet wird, welche den um den Betrag der Entladung korrigierten Entladestrom darstellt. Dann werden die Variable CWD entsprechend der Variablen CURR und die Variable ECWD entsprechend der Variablen IEFF erhöht. Das Programm fährt dann in Schritt S112 fort.

Wenn in dem Schritt S110 festgestellt worden ist, daß die Batterie geladen wird, wird in einem Schritt S113 die gesamte Batteriespannung untersucht. Beträgt diese weniger als 260V, dann wird eine Variable ETA auf 0,8 gesetzt, liegt sie zwischen 260 und 280V, erhält die Variable ETA den Wert 0,4 und ist die Batteriespannung größer als 280V, dann wird die Variable ETA auf null gesetzt. Anschließend wird in einem Schritt S 114 die Variable IEFF durch Multiplikation von CURR mit ETA berechnet und sowohl die Variable CWD als auch die Variable ECWD um den Betrag IEFF verringert. Das Programm springt dann zu einem SchrittSi15 ( Fig. 28c).

Gegen Ende der Entladung fällt die Batteriespannung immer stärker und wird dadurch als Maß für die noch zur Verfü-

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gung stehende Batterieladung immer zuverlässiger. Weiterhin muß für die gesamte Batterie das Entladeende angezeigt werden, bevor bei irgendeiner Batteriezelle eine Zellenumpolung auftritt, wodurch also das gesamte Verhalten der Batterie durch die ersten Batteriezellen begrenzt wird, die ihr Entladeende erreichen. In dem nächsten Teil des Programmes DISCH wird unter der Voraussetzung, daß drei Bedingungen erfüllt sind, die niedrigste Untereinheitenspannung dazu verwendet, die verbleibende Ladung der Batterie zu bestimmen und hieraus die Speicherkapazität der Batterie zu berechnen.

Die erste Bedingung ist, daß der Entladestrom zwischen 80 und 100 A liegt. Diese Bedingung wird in Schritt S112 untersucht und führt zu einem Sprung zu dem Schritt S115, wenn der Strom außerhalb dieses Bereiches liegt. Ist dies jedoch nicht der Fall und liegt der Entladestrom innerhalb dieses Bereiches, dann wird die niedrigste Untereinheitsspannung in einem Schritt S116 entsprechend der Temperatur des Batterie-Elektrolyten korrigiert. Dies erfolgt dadurch, daß der Wert von LOWV mit Hilfe eines Temperaturkoeffizienten von 2,7mV/K für jede Zelle auf 30⁰C normal'isiert wird. Dann wird in einem Schritt S117 zur Berücksichtigung der Polarisationsspannung um diesen Wert VPOL erhöht.

Die nächste Bedingung ist, daß die niedrigste Untereinheitenspannung kleiner ist als 1,9V pro Zelle. In

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einem Schritt S118 (Fig. 28b) wird die niedrigste Untereinheitenspannung mit 1,9V pro Zelle verglichen. Ist sie größer als dieser Wert, springt das Programm zu dem Schritt S115, ist sie kleiner, fährt das Programm mit dem Schritt S119 fort.

Die dritte Bedingung besteht darin, daß die niedrigste Untereinheitenspannung LOWV kleiner ist als der vorhergehende Wert dieser Spannung VLAST. Diese Bedingung wird in dem Schritt S119 untersucht. War der augenblickliche Wert kleiner als der vorhergehende, fährt das Programm mit dem Schritt 120 fort, war dies nicht der Fall, springt es zu dem Schritt S115.

Sofern diese drei Bedingungen erfüllt sind, wird in dem Schritt S120 die verbleibende Ladung berechnet und als TEMP gespeichert. In Fig. 29 ist eine Entladungs-Kennlinie dargestellt, welche die Abhängigkeit der verbleibenden Ladung von der niedrigsten Untereinheitenspannung zeigt.

In einem Schritt S121 wird dann die Speicherkapazität der Batterie AHL durch Addition der Variablen TEMP und ECWD berechnet und gespeichert. Anschließend werden die Flaggen "neue AHL" und "korrigierte AHL" gesetzt, um anzuzeigen, daß ein neuer Wert für die Speicherkapazität zur Verfügung steht und daß der Wert für die Speicherkapazität korrigiert worden ist. In einem

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Schritt 122 wird dann die Variable LOWV als Variable VLAST gespeichert» bevor das Programm zu dem Schritt S115 weiterschreitet.

In dem letzten Teil des Programmes DISCH wird eine Variable ILIM berechnet, welche den maximal zulässigen Motorstrom darstellt. Hierzu wird in dem Schritt S115 die verbleibende Batterieladung mit null verglichen. Wenn diese null ist, wird die Variable ILIM auf null gesetzt, bevor zu dem Programm SEND gesprungen wird. Auf diese Weise wird der Antriebsmotor 14 abgeschaltet, wenn in der Batterie 10 keine Ladung mehr verblieben ist. Wenn die verbliebene Ladung größer ist als 10Ah, wird die Variable ILIM auf den normalen Maximalwert des Motorstromes gesetzt. Wenn die verbleibende Ladung zwischen 0 und 10Ah liegt, wird in einem Schritt S123 die variable ILIM als Funktion der %riablen TEMP so berechnet, daß der Maxirr.alstrom des Antriebsmotors 14 linear von dem normalen Maximalwert auf 40% dieses Wertes reduziert wird, wenn die Restladung von 10Ah auf null absinkt. Das Programm springt dann zu dem Programm SEND.

Durch eine Verringerung des maximalen Motorstromes in der beschriebenen Weise wird einmal eine schädliche Entladung der Batterie vermieden, die zu einer ZeIlumpolung führen kann, und zum anderen sichergestellt, daß das Fahrzeug auch noch bei niedrigem Ladezustand der Batterie betrieben werden kann.

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In Fig. 30 ist das Programm VPCALC dargestellt, in welchem die Polarisationsspannung berechnet und als Variable VPOL gespeichert wird. Diese Polarisationsspannung ist eine verwickelte Funktion der Zeit und des Stromes und kann ausgedrückt werden durch

VP = 0,076 ί °'³⁷⁷
und

Z = 29,3 - 4,71 In (I)

worin VP die Polarisationsspannung bei gegen unendlich der Spitzenstrom und C die dabei auftretende Zeitkonstante ist. Das Programm VPCALC errechnet VPOL aufgrund dieser Gleichungen.

Fig. 31 zeigt das Programm SEND, das für das Einschreiben

der Daten in den Ausgabe-Datenstapel sorgt, damit diese

beim Ablauf des Programmes INTERR zu dem Interface 70 übertragen werden.

Nach Aufruf dieses Programmes wird in einem Schritt S130 getestet, ob der Antriebsmotor eingeschaltet ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Variable ILIM in den Ausgangs-Datenstapel geladen, so daß der maximale Motorstrom erforderlichenfalls begrenzt wird. Wenn der Motor nicht eingeschaltet ist, wird das Statuswort CHWORD an den Ausgabe-Datenstapel weitergeleitet, um das Ladegerät zu steuern.

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Anschließend wird geprüft, ob seit der letzten Ausführung der 10-Sekunden-Routine wiederum zehn Sekunden vergangen sind. Wenn dies der Fall ist, wird zu dem Programm FGCALC gesprungen, anderenfalls erfolgt eine Rückkehr von der Unterbrechung.

In Fig. 32 ist das Programm FGCALC dargestellt, das den Ladungszustand der Batterie berechnet und das Ergebnis als die Variable DEFLN abspeichert.

Bei Aufruf des Programmes wird in einem Schritt S140 getestet, ob das Ladegerät 22 angeschlossen ist. Ist dies der Fall, erfolgt ein Sprung zu dem Schritt S141, anderenfalls fährt das Programm mit dem Schritt S14 2 fort.

In dem Schritt S14 2 wird die Variable CWFT als Funktion der Temperatur des Batterie-Elektrolyten berechnet. In Schritt S143 wird festgestellt, ob die Flagge "AHL . korrigiert" gesetzt ist, um anzuzeigen, daß der Wert von AHL während des Programmes DISCH korrigiert worden ist. Wenn die Flagge gesetzt ist, erfolgt ein Sprung zu dem Schritt S144. anderenfalls wird in einem Schritt S14 5 AHL durch Multiplikation der Variablen CW mit der Variablen CWFT berechnet. Die Variable CW stellt dabei die Speicherkapazität der Batterie bei 30⁰C dar; durch Multiplikation mit CWFT wird sie effektiv um 0,8%/K verringert.

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In dem Schritt S144 wird die Flagge "neues AHL verfügbar" untersucht. Wenn diese Flagge nicht gesetzt ist, wird das Unterprogramm MDCALC zur Berechnung der Variablen DEFLN aufgerufen und sodann eine Rückkehr von der Unterbrechung ausgeführt. Wenn andererseits ein neuer Wert für AHL zur Verfügung steht, wird der augenblickliche Wert von DEFLN als Variable BETA und die Variable ECWD als Variable ALFA gespeichert und sodann erst das Unterprogramm MDCALC aufgerufen. Hierdurch wird, wie weiter unten beschrieben, das Anzeigegerät 64 jedes Mal umgeeicht, wenn AHL während des Programmes DISCH verändert wird, um Sprünge in der Anzeige zu vermeiden.

In dem Programmschritt S141 (Fig. 32b) wird die Variable ALFA mit einer Konstanten verglichen. Wenn diese größer ist als jene Konstante, wird ein Wert von DEFLN in der in Schritt S146 angegebenen Weise berechnet. Dabei stellt der MAX den Wert von DEFLN dar, der dem Maximalausschalg des Anzeigegerätes 64 entspricht. Wenn in Schritt S141 der Wert von ALFA kleiner ist oder gleich dieser Konstanten, würde der Schritt S146 für die triable DEFLN keinen ausreichend genauen Wert ergeben, so daß sie vielmehr in der in Schritt S147 dargestellten Weise berechnet wird. In beiden Fällen erfolgt dann die Rückkehr von der Unterbrechung. In Fig. 33 ist das Programm AVCURR dargestellt, welches den mittleren Ladestrom berechnet und als triable AVCUR abspeichert. Der Wert von AVCUR wird über acht Durchläufe der 1-Sekunden-Routine gemittelt.

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Im allgemeinen nimmt die verfügbare Ladung der Batterie mit ansteigendem Entladestrom ab, weil bei hohem Strom sich immer.mehr bevorzugte Reaktionsbereiche an der Oberfläche der Batterieplatten ausbilden. In den beschriebenen Programmen stellt die Variable IEFF den entsprechend dem Betrag der Entladung korrigierten Entladestrom dar. PEUKERT hat gezeigt, daß die Variable IEFF mit der Variablen CURR wie folgt zusammenhängt:

IEFF = 12 (CURR/I2)ⁿ

worin 12 der Strom bei zweistündiger Batterieentladung und η eine Konstante ist, die für Elei-Akkumulator-Batterien den Wert 1,15 besitzt.

Der Wert von IEFF wird in ce~: in Fig. 34 dargestellten unterprogramm LKUP1 aufgrund dieser Gleichung berechnet.

Fig. 35 zeigt das Unterprogramm SPTST, in welchem die Spannung LOWV der Untereinheit mit der niedrigsten' Spannung sowie die gesar.te Batterie spannung TOTV, und zwar als Summe der einzelnen Untereinheits-Spannungen, bestimmt und abgespeichert werden.

Während des Leerlaufs tritt eine Selbstentladung der Batterie auf. In Fig. 36 ist ein Unterprogramm SDCALC dargestellt, welche= am Ende jeder Leerlaufperiode diese Selbstentladung berechnet.

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BAD ORIGINAL

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Bei Aufruf dieses Programmes wird in einem Schritt S150 die Zeitspanne berechnet, in welcher die Batterie nicht benutzt wurde und als Variable SDT gespeichert. Anschließend wird die Variable AHT, welche die gesamte Entladung der Batterie während ihrer bisherigen Lebensdauer darstellt, untersucht und dazu verwendet, eine Variable SDR zu berechnen, welche die Selbstenladungsrate darstellt. Wenn AHT größer ist als 30.000 AL/ dann wird SDR auf eine Selbstentladungsrate von 4% der gesamten Batteriekapazität pro Tag eingestellt, wenn AHT in dem Bereich zwischen 15*000 und 30.000 AL liegt, wird SDR auf 2% pro Tag eingestellt und wenn AHT kleiner ist als 15.000 AL, wird SDR auf 1% pro Tag festgesetzt.

Anschließend wird in einem Schritt S151 die aufgetretene Selbstentladung durch Multiplikation von SDR mit SDT berechnet und als Variable SD gespeichert. Schließlich wird die Variable SD sowohl zu der Variablen CWD als auch zu der Variablen ECWD addiert, bevor die Rückkehr von dem Unterprogramm ausgeführt wird.

In Fig. 37 ist das unterprogramm MDCALC dargestellt, das von den Programmen IDLCHR, IDLDRV und FGCALC aufgerufen wird, welches die Variable DEFLN berechnet.

Nach Aufruf dieses ünterprogrammes wird in einem Schritt S160 die Variable ALFA von der Variablen AHL abgezogen und das Ergebnis mit einem konstanten Wert von 5,3Ah

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verglichen. Wenn das Resultat größer ist als 5,3 Ah, wird der Wert von DEFLN wie in Schritt S161 dargestellt berechnet, bevor eine Rückkehr von dem Unterprogramm ausgeführt wird.

Der Grund für die Anwendung der in Schritt S161 wiedergegebenen Gleichung ist anhand der Fig. 38 erkennbar. Wenn DEFLN einfach als proportional zu ECWD/AHL bestimmt wird und die Entladung mit voller Batterie beginnt, dann wird DEFLN anfänglich zu einem Wert bestimmt, der dem Maximalausschlag des Anzeigegeräts 64 entspricht. Wenn dann der Wert von AHL anfänglich AHL1 ist, fällt der Wert von DEFLN mit ansteigendem ECWD entsprechend der Linie 11 linear ab. Wenn dann an Punkt X für AHL ein neuer Wert AHL2 berechnet wird, springt der Wert von DEFLN von d1 nach d2. Durch die Verwendung der genannten Gleichung kann nun dieser Sprung vermieden werden. Da die Variable BETA und ALFA jedes Mal, wenn der Wert von AHL korrigiert wird, entsprechend den augenblicklichen Werten von DEFLN und ECWD neu bestimmt werden, tritt kein Sprung auf, weil die Variable DEFLN im Effekt jedes Mal neu eingeeicht wird.

Wenn in dem Programmschritt S160 nach Fig. 37 festgestellt wird, daß die Differenz kleiner ist oder gleich 5,3Ah, dann kann je Gleichung gemäß Schritt S 161 nicht mehr verwendet werden, weil der Wert (AHL-ALFA) für eine Division hinreichender Genauigkeit zu klein wird. Anstatt

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dessen wird der Wert von DEFLN entsprechend der Gleichung in Schritt S162 berechnet, bevor die Rückkehr von dem Unterprogramm ausgeführt wird.

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Claims

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c - D 7000 STUTTGART 1 A 44 29 7 b Anm.: Lucas Industries Limited t - 184 Great King Street 19. Aug. 1980 Birmingham B19 2XF England Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufladen einer Antriebsbatterie nach einem vorbestimmten Ablaufplan, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsbatterie als in mehrere Untereinheiten aufgeteilt betrachtet wird, daß die Batteriespannung jeder einzelnen Untereinheit gemessen wird, daß die Untereinheit mit der niedrigsten Batteriespannung ausgewählt wird, daß bei der ausgewählten Untereinheit die Anstiegsgeschwindigkeit der Batteriespannung bestimmt wird und daß eine der Phasen des Ablaufplanes beendet wird, wenn diese Anstiegsgeschwindigkeit unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Untereinheiten jeweils mit mehreren in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen gewählt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Batterie beim Entladen entnommene Ladung bestimmt und der Batterie in einer der Phasen des Ablaufplanes eine der entnommenen Ladung entsprechende Ladung zugeführt wird.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterie in einer der Phasen des Ablaufplanes eine vorbestimmte Überladung zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterie in einer der Phasen des Ablaufplanes, welche nicht bei jedem Aufladezyklus ausgeführt wird, eine Ausgleichsladung zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Batterie-Elektrolyten gemessen wird und daß die Batteriespannungen der einzelnen Untereinheiten dieser Temperatur entsprechend korrigiert werden.

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