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Dokumentenidentifikation DE102004029482A1 24.02.2005
Titel Verfahren und Schaltung zum Laden einer Batterie
Anmelder Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon, Kyonggi, KR
Erfinder Lee, Won-Woo, Gyeonggi, KR;
Choi, Jin-Sub, Gyeonggi, KR
Vertreter Patentanwälte Ruff, Wilhelm, Beier, Dauster & Partner, 70174 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 18.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004029482
Offenlegungstag 24.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2005
IPC-Hauptklasse H01M 10/44
IPC-Nebenklasse H02J 7/00   
Zusammenfassung Batterieladeschaltungen können von einem Ladevorgang einer Batterie in einem Konstantstrommodus, in welchem eine Ausgabe einer Verstärkerschaltung zum Steuern einer spannungsgesteuerten Stromquelle benutzt wird, um einen im Wesentlichen konstanten Strom an die Batterie auszugeben, zu einem Ladevorgang der Batterie in einem Konstantspannungsmodus wechseln, in welche die Ausgabe der Verstärkerschaltung zum Steuern der spannungsgesteuerten Stromquelle benutzt wird, um einen variierenden Strom an die Batterie auszugeben. Zugehörige Verfahren sind offenbart.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Schaltung zum Laden einer Batterie.

Es ist bekannt, bestimmte Batterietypen, wie Lithiumionenbatterien, durch ein Verfahren zu laden, das herkömmlicherweise als Ladevorgang mit konstantem Strom bzw. konstanter Spannung bezeichnet wird. Ladevorgänge mit konstantem Strom bzw. konstanter Spannung umfassen typischerweise einen Ladevorgang der Batterie, bei welchem zuerst ein konstanter Strom an selbige angelegt wird und später die Batterie durch Anlegen einer konstanten Spannung geladen wird.

Einer der Gründe zum Anwenden des Verfahrens mit konstantem Strom bzw. konstanter Spannung besteht darin, dass es schwierig sein kann, den konstanten Strom weiter zur Verfügung zu stellen, wenn sich die in der Batterie gespeicherte Ladung an die volle Kapazität annähert, da die Fähigkeit der Batterie, Strom zu absorbieren, reduziert wird. Wird beispielsweise ein konstanter Strom über einen sicheren Schwellwert hinaus an die Batterie ausgelegt, dann kann die Batterie eventuell geschädigt werden oder alternativ kann die Ladeschaltung geschädigt werden.

Eine Art von Batterieladeschaltung für konstanten Strom bzw. konstante Spannung ist beispielsweise in der Patentschrift US 6.522.118 beschrieben. Die darin beschriebenen Schaltungen umfassen einen Konstantstromkreis und einen Konstantspannungskreis, welche mit einer Prioritätsschaltung verbunden sind, die bestimmt, welcher der beiden Kreise zum Laden der Batterie benutzt wird. Die dortige 3 zeigt beispielsweise einen Konstantstromkreis mit einem ersten Verstärker und einer ersten spannungsgesteuerten Stromquelle, die mit einem Lastwiderstand gekoppelt ist. Die Schaltung aus 3 umfasst auch einen Konstantspannungskreis mit einem zweiten Verstärker und einer zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle, die mit der Batterie gekoppelt ist.

Beide Kreise sind mit der Prioritätsschaltung verbunden, welche beispielsweise eine niedrigere der beiden Verstärkerspannungen auswählt, um an die spannungsgesteuerten Stromquellen angelegt zu werden.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Schaltung zum Laden einer Batterie zugrunde, welche wenigstens teilweise die oben erwähnten Schwierigkeiten von aus dem Stand der Technik bekannten Batterieladeverfahren und Batterieladeschaltungen überwinden.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Batterieladeverfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einer Batterieladeschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 oder 18.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend detaillierter beschrieben. Es zeigen:

1 ein schematisches Schaltbild einer Batterieladeschaltung mit konstantem Strom/konstanter Spannung,

2 ein schematisches Schaltbild einer Spannungshalteschaltung für die Batterieladeschaltung aus 1,

3 ein schematisches Schaltbild der Batterieladeschaltung aus 1 im Betrieb im Konstantstrommodus,

4 ein schematisches Schaltbild der Batterieladeschaltung aus 1 im Betrieb im Konstantspannungsmodus,

5 ein Diagramm zur Darstellung von Konstantstrom- und Konstantspannungs-Betriebsmodi und

6 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Funktionsweise von Batterieladeschaltungen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich jeweils auf gleiche Elemente.

1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Batterieladeschaltung 100 mit konstantem Strom/konstanter Spannung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Die Batterieladeschaltung 100 umfasst insbesondere eine erste und zweite spannungsgesteuerte Stromquelle 112, 110, die entsprechende Ströme Ivccs1 und Ivccs2 in Reaktion auf eine daran angelegte Spannung erzeugen. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die erste und zweite Stromquelle 112 und 110 parallel geschaltet, um als Stromspiegelquellen in Reaktion auf die angelegte Spannung zu wirken. In anderen Worten ausgedrückt, erzeugen die erste und zweite Stromquelle 112 und 110 jeweils im Wesentlichen gleiche Ströme Ivccs1 und Ivccs2 in Reaktion auf die gleiche daran angelegte Spannung.

Eingangsanschlüsse eines Verstärkers 120 sind elektrisch mit einer Last R und mit einer Spannung Vst gekoppelt. Insbesondere ist ein positiver Anschluss des Verstärkers 120 mit einem Eingang der Last R verbunden, während ein negativer Anschluss des Verstärkers 120 mit der vorbestimmten Spannung Vst gekoppelt ist. In einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen korrespondiert die Spannung Vst mit einer Versorgungsspannung VDD. Es versteht sich, dass der Verstärker in anderen Konfigurationen ausgeführt sein kann, um im Wesentlichen die gleichen hier beschriebenen Funktionen zur Verfügung zu stellen. In einigen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen können die oben beschriebenen Spannungen z.B. jeweils an den entgegengesetzten Anschluss des positiven und negativen Anschlusses angelegt werden. So können in einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen die vorbestimmte Spannung Vst an den negativen Anschluss und die Spannung am Eingang des Lastwiderstands an den positiven Anschluss angelegt werden.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Verstärker 120 mit der ersten und zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle 112, 110 gekoppelt, so dass der Verstärker 120 die erste und zweite Stromquelle 112, 110 sowohl im Konstantstrommodus als auch im Konstantspannungsmodus steuern kann. Die Ströme Ivccs1 bzw. Ivccs2 werden der Last R bzw. einer Batterie 105 zur Verfügung gestellt.

Zudem umfasst die Batterieladeschaltung 100 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung eine Spannungshalteschaltung 140, welche zwischen dem Eingang der Last R und dem Eingang der Batterie 105 eingeschleift ist. Im Betrieb ist die Spannungshalteschaltung 140 ausgeführt, um den Spannungspegel am Eingang der Batterie 105 im Vergleich mit einer vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG zu überwachen. In einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen repräsentiert die vorbestimmte Spannung VCHG einen Spannungspegel, unter dem die Schaltung 100 den Konstantstrommodus zum Laden der Batterie 105 benutzt und über dem die Schaltung 100 den Konstantspannungsmodus benutzt, um die Batterie 105 zu laden.

Erkennt die Spannungshalteschaltung 140, dass der Spannungspegel am Eingang der Batterie 105 niedriger als die vorbestimmte Schwellwertspannung VCHG ist, dann wird die Spannungshalteschaltung 140 inaktiv gehalten, so dass kein variabler Versorgungsstrom von ihr ausgegeben wird. Entsprechend wird der erste Strom Ivccs1 von der Quelle 112 der Last R zur Verfügung gestellt, was dem Konstantstrommodus entspricht, in dem der von der Quelle 110 ausgegebene Strom zum Laden der Batterie benutzt wird. Während des Konstantstrommodus kann die Spannung an der Batterie 105 ansteigen.

Erkennt die Spannungshalteschaltung 140, dass der Spannungspegel am Eingang der Batterie 105 ungefähr bis auf den Pegel der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG angestiegen ist, dann beginnt die Spannungshalteschaltung 140, einen variablen Haltestrom IMAINTAIN zu erzeugen, welcher der Last R zusätzlich zum ersten Strom Ivccs1 zugeführt wird, was wiederum dazu führt, dass der erste Strom Ivccs1 von der Quelle 112 gleichzeitig reduziert wird, so dass der Gesamtstrom durch die Last R konstant gehalten wird. Überdies wird durch die Reduzierung des ersten Stromes Ivccs1 von der Quelle 112 auch der zweite Strom Ivccs2 von der Quelle 110 korrespondierend reduziert, was einen Wechsel vom oben beschriebenen Konstantstrommodus zum Konstantspannungsmodus für das Laden der Batterie 105 anzeigt.

Im Betrieb des Konstantspannungsmodus wird der Strom variiert, welcher der Batterie 105 zur Verfügung gestellt wird, während die Spannung am Eingang der Batterie 105 im Wesentlichen konstant gehalten wird. Die Batterieladeschaltung 100 kann beispielsweise, wie oben beschrieben, im Konstantstrommodus Betriebsvorgänge initiieren, durch die der Strom, welcher dem Eingang der Batterie 105 zur Verfügung gestellt wird, im Wesentlichen konstant gehalten wird. Steigt der Spannungspegel am Eingang der Batterie 105 jedoch auf einen Wert gleich der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG an, dann beginnt die Batterieladeschaltung 100, im Konstantspannungsmodus zu arbeiten, d.h. auf ihn umzuschalten. Im Konstantspannungsmodus kann der an die Batterie 105 angelegte Strom variieren, während die an den Eingang der Batterie 105 angelegte Spannung im Wesentlichen konstant bleibt.

Mit weiterem Ansteigen der Spannung der Batterie 105 relativ zur vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG erhöht die Spannungshalteschaltung 140 den variablen Haltestrom durch die Last R. Mit dem Ansteigen des variablen Haltestromes nimmt der Strom Ivccs1 ab, der von der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle 112 zur Verfügung gestellt wird, so dass der Gesamtstrom durch die Last R (IMAINTAIN + Ivccs1) während des Konstantspannungsmodus im Wesentlichen konstant bleibt. Da die erste und zweite spannungsgesteuerte Stromquelle 112, 110 in einer Stromspiegelanordnung miteinander gekoppelt sind, reduziert die zweite spannungsgesteuerte Stromquelle den Strom Ivccs2, wenn der Strom Ivccs1 abnimmt. Daher kann im Konstantspannungsmodus der an die Batterie 105 von der zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle 110 zur Verfügung gestellte Strom variieren, während die an der Batterie anliegende Spannung im Wesentlichen konstant gehalten wird.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Batterieladeschaltung 100 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung eine Stromregelschaltung 150, welche betrieben werden kann, um kleinere Einstellungen des Gesamtstromes durch die Last R zu ermöglichen. Entsprechend wird die Ausgabe des Verstärkers 120 benutzt, um die erste und zweite Stromquelle 112, 110 zu steuern, um den im Wesentlichen konstanten Strom im Konstantstrommodus zu erzeugen und um den variierenden Strom während des Konstantspannungsmodus zur Verfügung zu stellen.

2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Spannungshalteschaltung aus 1 gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen. Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst die Spannungshalteschaltung 140 eine Spannungspegeldetektorstufe mit einem Verstärker 200, welcher die Spannung am Eingang der Batterie 105 überwacht. Der Verstärker 200 verstärkt die Spannung, welche am Eingang der Batterie detektiert wird, gemäß einer negativen Rückkopplungsschleife mit Widerständen R3 und R2.

Es versteht sich, dass die negative Rückkopplungsschleife effektiv einen Offset entfernen kann, der sonst in der Spannung am Eingang der Batterie 105 enthalten ist. Zudem umfasst die Spannungspegeldetektorstufe einen Komparator 210, welcher die Ausgabe des Verstärkers 200 mit der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG vergleicht. Wie oben beschrieben, zeigt der Komparator, wenn die detektierte Spannung am Eingang der Batterie 105, mit jeglichem Offset beseitigt, die vorbestimmte Schwellwertspannung VCHG übersteigt, durch Erzeugen eines korrespondierenden, in 2 gezeigten Signals an, dass der zum Laden der Batterie benutzte Modus vom Konstantstrommodus zum Konstantspannungsmodus gewechselt werden sollte.

Zudem umfasst die Spannungshalteschaltung 140 einen Puffer 220, der betrieben werden kann, um eine stabilisierte Version der Ausgabe des Verstärkers 200 zur Verfügung zu stellen, d.h. der am Eingang der Batterie 105 detektierten, verstärkten Spannung mit entferntem Offset. Die stabilisierte Ausgabe des Verstärkers 200 wird einem ersten Anschluss einer Last R4 zugeführt. Ein zweiter Anschluss der Last R4 ist mit einem Puffer 230 gekoppelt, der eine stabilisierte Version der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG an die Last R4 anlegt. Ist die Spannung am Eingang der Batterie 105 niedriger als die vorbestimmte Schwellwertspannung VCHG, dann fließt Strom in die Richtung des Puffers 220 durch die Last R4. Ist die Spannung am Eingang der Batterie 105 jedoch größer als die vorbestimmte Schwellwertspannung VCHG, dann fließt Strom in Richtung des Puffers 230 durch die Last R4. Fließt der Strom durch die Last R4 in Richtung des Puffers 230, dann liefert eine Stromquelle 240 eine vorläufige Version des variablen Haltestromes für einen Stromverstärkter 250. Die Stromquelle 240 liefert den vorläufigen variablen Haltestrom basierend auf der Differenz zwischen der Spannung am Eingang der Batterie 105 und der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG.

Die vorläufige Version des variablen Haltestromes wird dem Stromverstärker 250 zugeführt, welcher vom Signal des Komparators 210 freigegeben wird, das anzeigt, dass die Batterieladeschaltung im Konstantspannungsmodus arbeitet. Entsprechend wird, wenn die Batterieladeschaltung 100 im Konstantspannungsmodus betrieben wird, der vorläufige variable Haltestrom vom Stromverstärker 250 so verstärkt, dass der oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebene variable Haltestrom zur Verfügung gestellt wird.

3 zeigt ein schematisches Schaltbild, das Betriebsvorgänge der Batterieladeschaltung 100 aus 1 im Konstantstrommodus gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Insbesondere ist die Ausgabe des in 2 dargestellten Verstärkers 230 größer als die Ausgabe des Puffers 220, d.h. die Spannung am Eingang der Batterie 105 ist niedriger als die vorgegebene Schwellwertspannung VCHG, wenn die Batterieladeschaltung 100 im Konstantstrommodus betrieben wird. Entsprechend ist der von der Stromquelle 240 erzeugte vorläufige variable Haltestrom im Wesentlichen gleich 0,0. Überdies zeigt der Komparator 210 an, dass die Batterieladeschaltung 100 augenblicklich im Konstantstrommodus arbeitet, wodurch der Stromverstärker 250 gesperrt ist, was den variablen Haltestrom auf 0,0A hält.

Wie aus 3 ersichtlich ist, sind die einzigen Stromanteile, welche der Last R während des Konstantstrommodus zur Verfügung gestellt werden, der von der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle 112 erzeugte Strom und jeglicher von der Stromregelschaltung 150 zur Verfügung gestellte Regulierungsstrom. Entsprechend wird der während des Konstantstrommodus der Batterie 105 zur Verfügung gestellte Strom von der zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle 110 durch die Stromspiegelkonfiguration mit der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle 112 erzeugt.

4 zeigt ein schematisches Schaltbild, welches die Betriebsweise der Batterieladeschaltung aus 1 im Konstantspannungsmodus gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Insbesondere wird das Freigabesignal für den Konstantspannungsmodus, wenn die Spannungshalteschaltung 140 erkennt, dass die Eingangsspannung der Batterie 105 gleich der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG wird, dem in 2 dargestellten Stromverstärker 250 zur Verfügung gestellt. Überdies stellen die Ausgaben des Puffers 220 und des Verstärkers 230 die Vorspannung über der Last R4 zur Verfügung, so dass der vorläufige variable Haltestrom von der Stromquelle 240 erzeugt und dem Stromverstärker 250 zur Verfügung gestellt wird, der wiederum den variablen Haltestrom erzeugt, welcher der Last R aus 4 zugeführt wird. Der zusätzlich zur Verfügung gestellte variable Haltestrom, der von der Offsetstromschaltung 140 geliefert wird, verursacht eine Reduzierung des Stromes Ivccs1, welcher von der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle 112 zur Verfügung gestellt wird, so dass der Gesamtstrom, welcher der Last R1 zugeführt wird, im Wesentlichen konstant gehalten wird. Überdies nimmt der Strom Ivccs1, welcher von der zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle 110 erzeugt wird, wegen der Stromspiegelkonfiguration ab, wenn der Strom Ivccs1 reduziert wird.

Mit dem weiteren Laden der Batterie 105 im Konstantspannungsmodus nimmt die am Eingang der Batterie 105 gemessene Spannung weiter zu, wodurch die Differenz zwischen der Batteriespannung und der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG weiter ansteigt, was von der Pegeldetektorstufe der Spannungshalteschaltung 140 detektiert wird. Mit der Zunahme der Differenz nimmt auch der an die Last R angelegte variable Haltestrom zu. Mit der weiteren Zunahme des variablen Haltestromes nimmt der Strom Ivccs1 weiter ab, welcher von der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle 112 geliefert wird, so dass der Gesamtstrom, welcher der Last R zur Verfügung gestellt wird, weiterhin im Wesentlichen konstant gehalten wird. Überdies nimmt der Strom Ivccs2 weiter ab, welcher von der zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle 110 zur Verfügung gestellt wird, wenn der Strom Ivccs1 weiter abnimmt, welcher von der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle zur Verfügung gestellt wird. Zudem kann von der Stromregelschaltung 150, wie oben beschrieben, der Last R ein zusätzlicher Regulierungsstrom zur Verfügung gestellt werden.

5 zeigt ein Diagramm, das den Betrieb der Batterieladeschaltung im Konstantstrommodus und im Konstantspannungsmodus gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung darstellt. Insbesondere wird im Konstantstrommodus der von der ersten Stromquelle 112 zur Verfügung gestellte Strom im Wesentlichen konstant gehalten, bis festgestellt wird, dass die Spannung am Eingang der Batterie 105 wenigstens gleich der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG ist. An diesem Punkt wird der Betrieb der Batterieladeschaltung in den Konstantspannungsmodus umgeschaltet, in welchem die Spannungshalteschaltung 140 der Last R den variablen Haltestrom zur Verfügung stellt. Mit der weiteren Zunahme der Spannung am Batterieeingang nimmt auch der Wert des variablen Haltestroms zu, welcher der Last R zugeführt wird. Mit der Zunahme des von der Spannungshalteschaltung 140 zur Verfügung gestellten variablen Haltestroms nehmen die Ströme Ivccs1/Ivccs2 ab, welche von der ersten und zweiten Stromquelle 112 und 110 zur Verfügung gestellt werden, um am Eingang der Batterie eine konstante Spannung aufrechtzuerhalten.

6 zeigt ein Flussdiagramm zur Darstellung der Funktionsweise der Batterieladeschaltung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Die Batterieladeschaltung beginnt den Betrieb durch Laden der Batterie im Konstantstrommodus (Block 605). Die Spannungspegeldetektorstufe der Spannungshalteschaltung 140 überwacht die Spannung am Eingang der Batterie (Block 610). Wird festgestellt, dass die Spannung am Eingang der Batterie niedriger als die vorbestimmte Schwellwertspannung VCHG ist (Block 615), dann arbeitet die Batterieladeschaltung weiter im Konstantstrommodus und überwacht die Spannung am Eingang der Batterie.

Wird jedoch festgestellt, dass die Spannung am Eingang der Batterie ungefähr gleich der vorbestimmten Schwellwertspannung VCHG wird (Block 615), dann beendet die Batterieladeschaltung den Betrieb im Konstantstrommodus und beginnt im Konstantspannungsmodus zu arbeiten (Block 620). Im Konstantspannungsmodus erzeugt die Spannungshalteschaltung 140 einen variablen Haltestrom, welcher zusammen mit dem von der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle erzeugten Strom der Last R zur Verfügung gestellt wird.

Wie oben ausgeführt, werden die Ströme reduziert, welche von der ersten und zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle 112, 110 zur Verfügung gestellt werden, wenn der variable Haltestrom zunimmt (Block 625). Insbesondere wird der Strom Ivccs1 reduziert, welcher von der ersten spannungsgesteuerten Stromquelle 112 zur Verfügung gestellt wird, wenn der variable Versorgungsstrom der Last R zur Verfügung gestellt wird, wodurch der von der zweiten spannungsgesteuerten Stromquelle zur Verfügung gestellte Strom Ivccs2 ebenfalls reduziert wird, so dass im Konstantspannungsmodus die Batterieladeschaltung den Strom variiert, welcher von der ersten und zweiten Stromquelle zur Verfügung gestellt wird, um der Batterie im Konstantspannungsmodus einen variierenden Strom und eine konstante Spannung an deren Eingang zur Verfügung zu stellen (Block 630).


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Laden einer Batterie, bei dem von einem Ladevorgang der Batterie in einem Konstantstrommodus, in welchem eine Ausgabe einer Verstärkerschaltung zum Steuern einer spannungsgesteuerten Stromquelle benutzt wird, um einen im Wesentlichen konstanten Strom an die Batterie auszugeben, zu einem Ladevorgang der Batterie in einem Konstantspannungsmodus gewechselt wird, in welchem die Ausgabe der Verstärkerschaltung zum Steuern der spannungsgesteuerten Stromquellen benutzt wird, um einen variierenden Strom an die Batterie auszugeben.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wechsel weiter umfasst:

    – Laden der Batterie im Konstantstrommodus durch Anlegen eines im Wesentlichen konstanten Stromes an die Batterie,

    – Vergleichen einer Spannung am Eingang der Batterie mit einer vorbestimmten Schwellwertspannung, über welcher der Konstantspannungsmodus zum Laden der Batterie benutzt wird,

    – Beenden des Ladevorgangs der Batterie im Konstantstrommodus bei Erkennen, dass die Spannung am Eingang der Batterie gleich der vorbestimmten Schwellwertspannung ist, und

    – Laden der Batterie im Konstantspannungsmodus durch Anlegen eines variierenden Stromes an die Batterie.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Vergleich umfasst:

    – Anlegen der vorbestimmten Schwellwertspannung an einen ersten Anschluss einer Last,

    – Anlegen der Spannung am Eingang der Batterie an einen zweiten Anschluss der Last, um eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Anschluss der Last zu erzeugen und so einen Strom zwischen dem ersten und zweiten Anschluss zur Verfügung zu stellen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Laden der Batterie im Konstantstrommodus umfasst:

    – Erzeugen des im Wesentlichen konstanten Stromes durch Benutzen der Ausgabe der Verstärkerschaltung für die spannungsgesteuerte Stromquelle in Reaktion auf eine Spannung über einer Last, die von der Batterie getrennt ist, an einem Eingang der Verstärkerschaltung.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Spannung über der Last in Reaktion auf den im Wesentlichen konstanten Strom erzeugt wird, welcher von der spannungsgesteuerten Stromquelle zur Verfügung gestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Laden der Batterie im Konstantspannungsmodus umfasst:

    – Erzeugen der im Wesentlichen konstanten Spannung durch Benutzen der Ausgabe der Verstärkerschaltung für die spannungsgesteuerte Stromquelle in Reaktion auf eine Spannung über einer Last, die von der Batterie getrennt ist, an einem Eingang der Verstärkerschaltung.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Spannung über der Last in Reaktion auf einen Strom, welcher von der spannungsgesteuerten Stromquelle zur Verfügung gestellt wird, und einen variablen Haltestrom erzeugt wird, welcher von einer Spannungshalteschaltung zur Verfügung gestellt wird, wobei beide Ströme der Last am Eingang des Verstärkers zur Verfügung gestellt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der variable Haltestrom auf einer Differenz zwischen der vorbestimmten Schwellwertspannung und der Spannung am Eingang der Batterie basiert.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Vergleichen der Spannung am Eingang der Batterie mit der Schwellwertspannung weiter umfasst:

    – Reduzieren eines Spannungsoffsets am Eingang der Batterie durch Verstärken der Spannung mit einem Spannungsverstärkungsfaktor und dann

    – Vergleichen der Spannung mit dem vorbestimmten Schwellwert.
  10. Schaltung zum Laden einer Batterie, mit

    – einer Verstärkerschaltung, die ausgeführt ist, die Batterie in einem Konstantstrommodus unter Verwendung einer Ausgabe derselben zur Steuerung einer spannungsgesteuerten Stromquelle zu laden, die mit ihr gekoppelt ist, um einen im Wesentlichen konstanten Strom an die Batterie auszugeben, und welche ausgeführt ist, die Batterie in einem Konstantspannungsmodus unter Verwendung der Ausgabe zur Steuerung der spannungsgesteuerten Stromquelle zwecks Abgabe eines variierenden Stroms an die Batterie zu laden.
  11. Schaltung nach Anspruch 10, welche weiter umfasst:

    – eine Spannungshalteschaltung, welche zwischen dem Eingang der Batterie und einer Last eingeschleift ist, die mit einem Eingang des Verstärkers gekoppelt ist, wobei die Spannungshalteschaltung ausgeführt ist, eine vorgegebene Schwellwertspannung an einen ersten Anschluss der Last anzulegen, und ausgeführt ist, die Spannung am Eingang der Batterie an einen zweiten Anschluss der Last anzulegen.
  12. Schaltung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Spannungshalteschaltung weiter umfasst:

    – eine erste Pufferschaltung, welche mit dem ersten Anschluss der Last gekoppelt ist, um eine stabilisierte vorbestimmte Schwellwertspannung basierend auf der vorbestimmten Schwellwertspannung an den ersten Anschluss anzulegen, und

    – eine zweite Pufferschaltung, welche mit dem zweiten Anschluss der Last gekoppelt ist, um eine stabilisierte Batterieeingangsspannung basierend auf der Spannung am Eingang der Batterie an den zweiten Anschluss anzulegen.
  13. Schaltung nach Anspruch 12, wobei ein vorläufiger Haltestrom zwischen dem ersten und zweiten Anschluss der Last basierend auf einer Differenz zwischen der stabilisierten vorbestimmten Schwellwertspannung und der stabilisierten Batterieeingangsspannung bereitgestellt wird.
  14. Schaltung nach Anspruch 12 oder 13, die des Weiteren eine Spannungsdetektorschaltung umfasst, welche mit einem Eingang der zweiten Pufferschaltung gekoppelt ist und ausgeführt ist, um die stabilisierte Eingangsbatteriespannung zur Verfügung zu stellen, die einen Offset aufweist, welcher in der Spannung am Eingang der Batterie enthalten ist und um den die stabilisierte Eingangsbatteriespannung reduziert ist.
  15. Schaltung nach Anspruch 14, wobei die Spannungsdetektorschaltung umfasst:

    – eine Offsetverstärkerschaltung, welche mit dem Eingang der Batterie gekoppelt und ausgeführt ist, eine in der Spannung am Eingang der Batterie enthaltene Offsetspannung zu reduzieren.
  16. Schaltung nach Anspruch 15, wobei die Spannungsdetektorschaltung umfasst:

    – eine Komparatorschaltung, welche mit einem Ausgang der Offsetverstärkerschaltung gekoppelt und ausgeführt ist, die stabilisierte Eingangsbatteriespannung mit der vorbestimmten Schwellwertspannung zu vergleichen, um ein Signal zur Verfügung zu stellen, welches anzeigt, dass die Batterie im Konstantspannungsmodus zu laden ist.
  17. Schaltung nach Anspruch 16, wobei eine Stromverstärkerschaltung mit einem Ausgang der Komparatorschaltung gekoppelt und ausgeführt ist, den vorläufigen Versorgungsstrom zu verstärken, wenn das Signal aktiv ist, um den variablen Haltestrom der Last zur Verfügung zu stellen, welche mit dem Eingang des Verstärkers gekoppelt ist.
  18. Schaltung zum Laden einer Batterie, mit

    – Mitteln zum Wechseln von einem Ladevorgang der Batterie in einem Konstantstrommodus, in welchem eine Ausgabe einer Verstärkerschaltung zum Steuern einer spannungsgesteuerten Stromquelle benutzt wird, um einen im Wesentlichen konstanten Strom an die Batterie auszugeben, zu einem Ladevorgang der Batterie in einem Konstantspannungsmodus, in welchem die Ausgabe der Verstärkerschaltung zum Steuern der spannungsgesteuerten Stromquelle benutzt wird, um einen variierenden Strom an die Batterie auszugeben.
  19. Schaltung nach Anspruch 18, wobei die Wechselmittel weiter umfassen:

    – Mittel zum Laden der Batterie im Konstantstrommodus durch Bereitstellen eines im Wesentlichen konstanten Stroms für die Batterie,

    – Mittel zum Vergleichen einer Spannung am Eingang der Batterie mit einer vorbestimmten Schwellwertspannung, über welcher der Konstantspannungsmodus zum Laden der Batterie benutzt wird,

    – Mittel zum Beenden des Ladevorgangs der Batterie im Konstantstrommodus, wenn erkannt wird, dass die Spannung am Eingang der Batterie gleich der vorbestimmten Schwellwertspannung ist, und

    – Mittel zum Laden der Batterie im Konstantspannungsmodus durch Bereitstellen eines variierenden Stroms für die Batterie.
  20. Schaltung nach Anspruch 19, wobei die Vergleichsmittel umfassen:

    – Mittel zum Anlegen der vorbestimmten Schwellwertspannung an einen ersten Anschluss einer Last,

    – Mittel zum Anlegen der Spannung am Eingang der Batterie an einen zweiten Anschluss der Last, um eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Anschluss der Last zu erzeugen und so einen Strom zwischen dem ersten und zweiten Anschluss zur Verfügung zu stellen.
  21. Schaltung nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Mittel zum Laden der Batterie im Konstantstrommodus umfassen:

    – Mittel zum Erzeugen des im Wesentlichen konstanten Stromes durch Benutzen der Ausgabe der Verstärkerschaltung für die spannungsgesteuerte Stromquelle in Reaktion auf eine Spannung über einer Last, die von der Batterie getrennt ist, an einem Eingang der Verstärkerschaltung.
  22. Schaltung nach Anspruch 21, wobei die Spannung über der Last in Reaktion auf den im Wesentlichen konstanten Strom erzeugt wird, welcher von der spannungsgesteuerten Stromquelle zur Verfügung gestellt wird.
  23. Schaltung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Mittel zum Laden der Batterie im Konstantspannungsmodus umfassen:

    – Mittel zum Erzeugen der im Wesentlichen konstanten Spannung durch Benutzen der Ausgabe der Verstärkerschaltung für die spannungsgesteuerte Stromquelle in Reaktion auf eine Spannung über einer Last, die von der Batterie getrennt ist, an einem Eingang der Verstärkerschaltung.
  24. Schaltung nach Anspruch 23, wobei die Spannung über der Last in Reaktion auf einen Strom erzeugt wird, welcher von der spannungsgesteuerten Stromquelle zur Verfügung gestellt wird, und einen variablen Haltestrom, welcher von einer Spannungshalteschaltung zur Verfügung gestellt wird, wobei beide Ströme der Last am Eingang des Verstärkers zur Verfügung gestellt werden.
  25. Schaltung nach Anspruch 24, wobei der variable Haltestrom auf einer Differenz zwischen der vorbestimmten Schwellwertspannung und der Spannung am Eingang der Batterie basiert.
  26. Schaltung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei die Mittel zum Vergleichen der Spannung am Eingang der Batterie mit der Schwellwertspannung weiter umfassen:

    – Mittel zum Reduzieren eines Offsets der Spannung am Eingang der Batterie durch Verstärken der Spannung mit einem Spannungsverstärkungsfaktor und dann

    – Mittel zum Vergleichen der Spannung mit dem vorbestimmten Schwellwert.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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