DE3875823T2 - Batteriebetriebene anordnung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit:
• - einer Last, die von einer wiederaufladbaren Batterie gespeist werden kann;
• - einer Speisespannungsschaltung zum Laden der Batterie und/oder zur Speisung der Last; und
• - ersten Detektionsmitteln zum Detektieren einer Batteriespannung, die nahezu gleich einem ersten, einer gewünschten noch verfügbaren Batteriekapazität entsprechenden Schwellenwert ist.
• In der vorliegenden Anwendung ist unter "Batterie" eine Einheit mit einer oder mehreren Zellen, wie z.B. Nickel-Cadmium-Zellen, zu verstehen.
• Eine solche Anordnung wird beispielsweise durch ein Haushaltsgerät dargestellt, das batteriebetrieben oder mittels einer Speisespannungsschaltung netzbetrieben sein kann. Die Batterie kann über die Speisespannungsschaltung aufgeladen werden, wenn das Gerät ausgeschaltet ist. Insbesondere kann eine solche Anordnung durch einen wiederaufladbaren elektrischen Rasierapparat dargestellt werden.
• Eine solche Anordnung ist aus der europäischen Patentanmeldung 110.466 bekannt. In dieser bekannten Anordnung werden die ersten Detektionsmittel verwendet, um ein Signal zu generieren, das den Benutzer informiert, daß die Batterien beinahe leer sind und in Kürze aufgeladen werden müssen. Der erste Schwellenwert wird hierbei so gewählt, daß nach Detektion dieses Wertes beispielsweise mindestens noch eine Benutzungsdauer von etwa fünf Minuten zur Verfügung steht. In der Praxis zeigt sich, daß viele Benutzer die Batterien direkt nach der Benutzung, bei der die "Beinahe-leer"-Anzeige auftrat, wieder aufladen. Die Batterien werden daher niemals vollständig enfladen. Das nicht verwendete Batteriematerial wird jedoch nach einiger Zeit inert, wodurch die Batteriekapazität abnimmt. Als Folge hiervon nimmt die noch verfügbare Benutzungsdauer nach Detektion des ersten Schwellenwertes ab, so daß schließlich keine volle Benutzungsdauer mehr zur Verfügung steht. Außerdem nimmt die Batteriekapazität auch infolge von Alterung ab, wodurch sich die noch verfügbare Benutzungsdauer nach Detektion des ersten Schwellenwertes ebenfalls verringert. Außerdem hängt bei der bekannten Anordnung die noch verfügbare Benutzungsdauer von der Belastung der Anordnung ab.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zu verschaffen, bei der die verfügbare Batteriekapazität nach Detektion des ersten Schwellenwertes nahezu konstant bleibt. Hierzu wird eine erfindungsgemäße Anordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung außerdem folgendes umfaßt:
• - zweite Detektionsmittel zum Detektieren einer Batteriespannung, die nahezu gleich einem zweiten, unterhalb des ersten gelegenen Schwellenwert ist und einem Wert entspricht, bei dem die Batterie als vollständig entladen betrachtet werden darf;
• - eine Entladeeinrichtung zum Entladen der Batterie bei abgeschalteter Last nach Detektion des ersten Schwellenwertes bis zur Detektion des zweiten Schwellenwertes;
• - erste Zeitmeßmittel zum Messen des Zeitintervalls, in dem die Last durch die Batterie nach Detelttion des ersten Schwellenwertes bis zur Detektion des zweiten Schwellenwertes gespeist wird;
• - zweite Zeitmeßmittel zum Messen des Zeitintervalls, in dem die Entladeeinrichtung wirksam ist; und
• - Korrekturmittel zum Korrigieren des ersten Schwellenwertes der ersten Detektionsmittel in Abhängigkeit von der gewichteten Summe der von den ersten und zweiten Zeitmeßmitteln gemessenen Zeitintervalle relativ zu einem Bezugswert, so daß während einer anschließenden Entladung die gewünschte Batteriekapazität nach Detektion des ersten Schwellenwertes verfügbar bleibt.
• Bei Detektion des ersten Schwellenwertes in einer erfindungsgemäßen Anordnung entlädt eine Entladeeinrichtung nach dem Ausschalten der Anordnung die Batterie bis auf einen zweiten Schwellenwert, für den die Batterie als vollständig entladen betrachtet werden darf. Sowohl die Zeit, in der die Anordnung nach Detektion des ersten Schwellenwertes noch eingeschaltet ist, als auch die Zeit, in der die Entladeschaltung wirksam ist, wird gemessen. Die gewichtete Summe dieser Zeitintervalle wird mit einem Bezugswert verglichen, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis wird der erste Schwellenwert erhöht oder erniedrigt, so daß die noch verfügbare Batteriekapazität nach Detektion des ersten Schwellenwertes nahezu konstant bleibt. Daher kann der Benutzer sicher sein, daß nach Detektion des ersten Schwellenwertes immer mindestens eine Benutzungsdauer von beispielsweise ungefähr 5 Minuten zur Verfügung steht.
• Anzumerken ist, daß US-Patentschrift 4.575.669 eine Anordnung zur vollständigen Entladung der Batterie beschreibt, mit dem Ziel, die Batteriekapazität so groß wie möglich zu halten. In dieser Anordnung wird jedoch keine Anpassung eines Schwellenwertes einer "Beinahe-leer" -Anzeige durchgeführt.
• Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Anordnung außerdem umfaßt:
• - dritte Detektionsmittel zum Detektieren einer gewichteten Summe der von den ersten und zweiten Zeitmeßmitteln gemessenen Zeitintervalle, die nahezu gleich einem dritten Schwellenwert ist, der der gewünschten Benutzungsdauer nach Detektion des ersten Schwellenwertes entspricht, und zum Abschalten der Entladeeinrichtung oder der Last nach Detektion des erwähnten dritten Schwellenwertes.
• In dieser Ausführungsform wird die Entladeeinrichtung abgeschaltet, wenn der zweite oder der dritte Schwellenwert detektiert worden ist. Der dritte Schwellenwert entspricht der gewünschten Benutzungsdauer beim Nennlaststrom bei einer Batteriespannung unterhalb einer Spannung, die gleich dem ersten Schwellenwert ist. Wenn der zweite Schwellenwert vor dem dritten Schwellenwert detektiert wird, ist die noch verbleibende Benutzungsdauer zu kurz und der erste Schwellenwert wird erhöht. Im umgekehrten Fall wird der erste Schwellenwert erniedrigt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung,
• Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung,
• Figur 3 eine dritte Ausführungsforrn einer erfindungsgemäßen Anordnung,
• Figur 4 einen Ablaufplan des von dem Mikroprozessor aus Figur 3 ausgeführten Programms für den Fall, daß die Anordnung von Figur 3 in gleicher Weise wie die aus Figur 1 arbeitet, und
• Figur 5 einen Ablaufplan des von dem Mikroprozessor aus Figur 3 ausgeführten Programms für den Fall, daß die Anordnung von Figur 3 in gleicher Weise wie die aus Figur 2 arbeitet.
• Figur 1 ist das Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung. Die Anordnung enthält eine Speisespannungsschaltung 1 mit Anschlußklemmen 2 und 3 zum Anschluß an eine Netzspannung, die entweder Wechselspannung oder Gleichspannung sein kann. Die Speisespannungsschaltung ist beispielsweise ein Schaltnetzteil, wie es aus der britischen Patentschrift 2.000.394 oder der europäischen Patentanmeldung 30026 bekannt ist. Die Ausgänge 4 und 5 der Speisespannungsschaltung 1 sind mit einer Batterie 6 verbunden, die im vorliegenden Beispiel zwei in Reihe geschaltete Nickel-Cadmium-Zellen 7 und 8 umfaßt. Mit Hilfe eines Schalters S&sub1; kann eine Last RL parallel zur Batterie 6 geschaltet werden. Diese Last RL kann beispielsweise der Motor eines elektrischen Rasierapparates sein.
• Wenn die Anordnung mit der Netzspannung verbunden und der Schalter S&sub1; geöffnet ist, liefert die Speisespannungsschaltung 1 den Ladestrom für die Batterie 6, dieser Fall wird im folgenden als Batterie-Ladebetrieb bezeichnet. Wenn die Anordnung mit der Netzspannung verbunden und der Schalter S&sub1; geschlossen ist, liefert die Speisespannungsschaltung 1 einen Strom an die Last RL, und einen verhältnismäßig kleinen Ladestrom an die Batterie 6, falls die Batteriespannung Meiner ist als der Wert, auf den die Spannung an der Last RL durch die Speisespannungsschaltung 1 stabilisiert wird. Dieser Fall wird im folgenden als Netzrasier-Betrieb bezeichnet. Wenn die Anordnung nicht mit der Netzspannung verbunden und der Schalter S&sub1; geschlossen ist, wird der Strom für die Last von der Batterie 6 geliefert. Dieser Fall wird im folgenden als Batterierasier-Betrieb bezeichnet. Es sei bemerkt, daß die Speisespannungsschaltung statt eines Kreises zwei Kreise umfassen kann, einen zum Betreiben des Motors im Netzrasier-Betrieb und den anderen zum Aufladen der Batterien im Batterie-Ladebetrieb.
• Die Anordnung umfaßt außerdem erste Detektionsmittel 10, 20 zum Detektieren einer Batteriespannung, die unterhalb eines von einer einstellbaren Spannungsquelle 20 bestimmten Wertes V&sub1; liegt, und zweite Detektionsmittel 10, 25 zum Detektieren einer Batteriespannung, die unterhalb eines von der Spannungsquelle 25 bestimmten Wertes V&sub2; liegt, wobei die ersten und zweiten Detektionsmittel den Teil 10 der Schaltung gemeinsam haben. Dieser Teil 10 umfaßt einen über der Batterie angeordneten Spannungsteiler mit den Widerständen 11 und 12, wobei der Verbindungspunkt der Widerstände mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Komparators 13 verbunden ist, dessen invertierender Eingang über einen Schalter S&sub2; mit der einstellbaren Spannungsquelle 20 oder mit der Spannungsquelle 25 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 13 ist mit dem Eingang eines Schmitt-Triggers l4 verbunden, dessen Ausgang mit dem einem Eingang einer Gatter-Schaltung 15 verbunden ist, deren anderer Eingang mit einem Ausgang eines Oszillators 41 verbunden ist. Die Ausgänge der Gatterschaltung 15 sind mit den Aufwärts- und Abwärtszähleingängen eines Zählers 16 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Halbierers verbunden ist, dessen Ausgang das Ausgangssignal der ersten und der zweiten Detektionsmittel und über eine Verzögerungsschaltung 18 eventuell das Schaltsignal für den Schalter S&sub2; liefert. Der Ausgang des Halbierers 17 ist auch mit einer Anzeige 27 verbunden, die, sobald die Spannung am Ausgang des Halbierers den hohen Pegelwert annimmt, den Benutzer informiert, daß die Batterie nahezu leer ist und in Kürze aufgeladen werden muß.
• Die Anordnung enthält auch eine Entladeeinrichtung 30 zum Entladen der Batterie 6, welche Entladeeinrichtung ein UND-Gatter 31 mit einem nicht-invertierenden Eingang enthält, dem das Ausgangssignal der ersten und zweiten Detektionsmittel zugeführt wird, und einem invertierenden Eingang, dem ein Signal zugeführt wird, das hoch ist, wenn der Schalter S&sub1; geschlossen und niedrig, wenn dieser Schalter offen ist. Der Ausgang des UND-Gatters 31 ist mit der Basis eines npn-Transistors 32 verbunden, dessen Kollektor-Emitter-Strecke mit einem Entladewiderstand 33 und einer lichtemittierenden Diode (LED) 34 über der Batterie 6 in Reihe geschaltet ist. Es sei bemerkt, daß der Widerstand 33 statt in der Kollektorleitung alternativ in der Emitterleitung des Transistors 32 angeordnet sein kann. Außerdem kann die Diode 34 an anderen Stellen in der Schaltung angeordnet sein, um anzuzeigen, daß die Entladeeinrichtung 30 wirksam ist.
• Außerdem enthält die Anordnung erste Zeitmeßmittel 40, 50 zur Messung des Zeitintervalls, in dem die Last von der Batterie 6 gespeist wird, und zweite Zeitmeßmittel 40, 60 zur Messung des Zeitintervalls, in dem die Entladeschaltung 30 wirksam ist, in beiden Fällen, nachdem die ersten Detektionsmittel 10, 20 eine Batteriespannung detektiert haben, die unterhalb der Spannung V&sub1; liegt und bis die zweiten Detektionsmittel 10, 25 eine Batteriespannung detektieren, die unterhalb des Wertes V&sub2; liegt.
• Die ersten Zeitmeßmittel 40, 50 enthalten ein UND-Gatter 51 mit vier Eingängen zum Empfang des Ausgangssignals eines Oszillators 41, des Ausgangssignals der ersten und der zweiten Detektionsmittel, eines Signals, das hoch ist, wenn die Speisespannungsschaltung 1 nicht mit der Netzspannung verbunden und niedrig, wenn die Schaltung mit der Netzspannung verbunden ist, bzw. eines Signals, das hoch ist, wenn der Schalter S&sub1; geschlossen und niedrig, wenn der Schalter S&sub1; geöffnet ist. Der Ausgang des UND-Gatters 51 ist über einen Teiler 52 mit einem Zähler 42 verbunden. Die zweiten Zeitmeßmittel 40, 60 enthalten ein UND-Gatter 61 mit drei Eingängen zum Empfang jeweils des Ausgangssignals des Oszillators 41, des Ausgangssignals der ersten und der zweiten Detektionsmittel und des Ausgangssignals des UND-Gatters 31.
• Die Anordnung umfaßt außerdem Korrekturmittel 70 mit einem Komparator 71 für den Vergleich des Zählerstandes des Zählers 42, bei Detektion einer unterhalb des Wertes V&sub2; liegenden Batteriespannung durch die zweiten Detektionsmittel 10, 25, mit einer in einem Speicher 72 gespeicherten Bezugsspannung. Die Korrekturmittel 70 umfassen außerdem einen Festwertspeicher 73, der einen Wert speichert, der den Nennwert V&sub1; der Spannungsquelle 20 definiert, und einen Lese-Schreib-Speicher 74, in den der Nennwert aus dem Festwertspeicher 73 geladen wird, wenn die Anordnung erstmals in Betrieb genommen wird und nach jedem Auswechseln der Batterie 6. Dieser Wert wird nach jeder Entladung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators 71 korrigiert und bestimmt dann den Wert V&sub1; der Spannungsquelle 20.
• Die Arbeitsweise der Anordnung kann folgendermaßen erläutert werden. Angenommen wird, daß die Anordnung sich im Batterierasier-Betrieb befindet, in dem der Schalter S&sub1; geschlossen und die Speisespannungsschaltung 1 nicht mit der Netzspannung verbunden ist. Außerdem wird angenommen, daß die Batteriespannung den von der Spannungsquelle 20 definierten Wert V&sub1; übersteigt, wobei der Schalter S&sub2; also in Stand A steht. In diesem Fall sind die Spannung am Ausgang des Komparators l3 und die Spannung am Ausgang des Schmitt-Triggers 14 hoch. Die Impulse vom Oszillator 41 werden dann dem Abwärtszähleingang des Zählers 16 zugeführt, so daß der Zählerstand Null bleibt, solange die Batteriespannung oberhalb der Spannung V&sub1; der Spannungsquelle 20 bleibt. Der Ausgang des Zählers 16 hat dann den niedrigen Pegelwert, so daß auch der Ausgang des Halbierers 17 den niedrigen Wert hat. Das UND-Gatter 31 ist dann geschlossen und die Entladeeinrichtung 30 ist folglich nicht wirksam. Die UND-Gatter 51 und 61 sind dann ebenfalls geschlossen, so daß der Stand des Zählers 42 gleich Null bleibt.
• Wenn die Batteriespannung unter den Wert V&sub1; sinkt, ändern sich die Spannung am Ausgang des Komparators 13 und die Spannung am Ausgang des Schmitt-Triggers 14 von Hoch nach Niedrig. Die vom Oszillator 41 kommenden Impulse werden dann dem Aufwärtszähleingang des Zählers 16 zugeführt. Nach beispielsweise fünf Sekunden erreicht dieser Zähler einen Zählerstand, bei dem sich die Ausgangsspannung von Hoch nach Niedrig ändert. Wenn innerhalb dieses Zeitintervalls die Batteriespannung die Spannung V&sub1; wieder übersteigt, zählt der Zähler 16 bis Null abwärts und die Ausgangsspannung des Zählers bleibt niedrig. Dies gewährleistet, daß die ersten Detektionsmittel keine durch Spitzenlasten verursachten kurzzeitigen Unterschreitungen der Spannung V&sub1; als Pegel-Unterschreitung detektieren. Wenn der Ausgang des Zählers 16 den hohen Pegelwert annimmt, wird auch die Spannung am Ausgang des Teilers 17 hoch und die Anzeige 27 wird angesteuert. Der Schalter S&sub2; wird über die Verzögerungsschaltung in Stand B gebracht, so daß die Spannungsquelle 25 dann mit dem invertierenden Eingang des Komparators 13 verbunden wird. Die Ausgänge des Komparators 13 und des Schmitt-Triggers 14 nehmen dann wieder den hohen Pegelwert an, und der Ausgang des Zählers 6 nimmt dementsprechend den niedrigen Pegelwert an. Als Folge der Anwesenheit des Halbierers 17 bleibt die Spannung am Ausgang dieser Schaltung jedoch hoch. Das UND-Gatter 31 bleibt dann geschlossen, weil der Schalter S&sub1; geschlossen ist. Das UND-Gatter 51 ist jedoch geöffnet, so daß über den Teiler 52 dem Zähler 42 vom Oszillator 41 kommende Impulse zugeführt werden. Auf diese Weise messen die ersten Zeitmeßmittel 40, 50 das Zeitintervall, in dem die Last RL von der Batterie 6 nach Detektion einer Batteriespannung, die unterhalb der Spannung V&sub1; liegt, gespeist wird.
• Wenn nach der Rasur die Anordnung durch Öffnen des Schalters S&sub1; ausgeschaltet wird, stoppt die Zuführung von Impulsen über das UND-Gatter 51 zum Zähler 42. Wenn der Schalter S&sub1; geöffnet wird, öffnet jedoch das UND-Gatter 31, so daß die Spannung an der Basis des Transistors hoch wird, wodurch dieser Transistor leitend wird. Als Folge hiervon wird die Batterie 6 entladen, was durch die LED 34 angezeigt wird. Der Entladestrom wird dabei von dem Widerstand 33 begrenzt. Wenn die Entladeschaltung 30 eingeschaltet wird, wird das UND-Gatter 61 geöffnet, so daß jetzt über dieses Gatter Impulse vom Oszillator 41 dem Zähler 42 zugeführt werden. Da diese Impulse dem Zähler 42 nicht über einen Teiler, sondern direkt zugeführt werden, wird die Einschaltzeit der Entladeschaltung 30 direkt mit einem Faktor multipliziert, der gleich dem Verhältnis zwischen dem Entladestrom und dem Nennrasierstrom ist. Der Stand des Zählers 42 ist dann direkt gleich der gewichteten Summe der von den ersten und den zweiten Zeitmeßmitteln gemessenen Zeitintervalle. Der Entladestrom ist beispielsweise drei mal so groß wie der Nennrasierstrom im Batterierasier-Betrieb. In diesem Fall ist der Teiler 52 ein "Teiler-durch-Drei". Alternativ ist es möglich, mit jedem der Gatter 51 und 61 einen Zähler zu verbinden und die gewichtete Summe der Zählerstände dieser Zähler zu bestimmen.
• Wenn das Gerät zwischenzeitlich eingeschaltet wird, beispielsweise, weil der Benutzer mit der Rasur fortfahren möchte, dann wird die Entladeschaltung 30 abgeschaltet und das UND-Gatter 61 geschlossen. Das UND-Gatter 51 wird dann jedoch wieder geöffnet, so daß diese Rasierdauer ebenfalls gemessen wird.
• Wenn sie Batteriespannung unter den durch die Spannungsquelle 25 definierten Wert V&sub2; sinkt, ändert sich die Spannung am Ausgang des Komparators 13 und des Triggers 14 wiederum von Hoch nach Niedrig, so daß, falls dieser Zustand beispielsweise fünf Sekunden lang andauert, die Spannung am Ausgang des Zählers 16 erneut den niedrigen Pegelwert annimmt.
• Der Ausgang des Halbierers 17 nimmt dann ebenfalls den niedrigen Pegelwert an, so daß das UND-Gatter 31 geschlossen und die Entladeschaltung 30 abgeschaltet wird. Hierdurch wird das UND-Gatter 61 ebenfalls geschlossen, so daß die Lieferung von Oszillatorimpulsen zum Zähler 52 stoppt. Der Zählerstand dieses Zählers 42 ist ein Maß für die bei einer Batteriespannung unterhalb von V&sub1; noch verfügbare Batteriekapazität, oder mit anderen Worten, für die noch verfügbare Rasierdauer, bis die Batteriespannung V&sub2; erreicht ist. Diese Zeit wird jetzt so gewählt, daß bei Detektion einer Batteriespannung gleich V&sub1; mindestens eine Rasierdauer von beispielsweise fünf Minuten verfügbar ist. Ein diesem Zeitintervall entsprechender Wert wird in dem Speicher 72 gespeichert. Bei Detektion einer Batteriespannung unterhalb V&sub2; wird der Stand des Zählers 42 unter dem Kommando eines vom Halbierer 17 erhaltenen Impulses zum Komparator 71 übertragen, der diesen Zählerstand mit dem Bezugswert aus dem Speicher 72 vergleicht. Wenn der Wert kleiner ist als der Bezugswert, wird der in dem Lese-Schreib-Speicher 74 gespeicherte Wert erhöht, wodurch die Spannung V&sub1; der Quelle 20 zunimmt. Wenn der Wert größer ist als der Bezugswert, wird die Spannung V&sub1; erniedrigt. Die Anpassung der Spannung V&sub1; kann inkremental sein oder proportional zu der Differenz zwischen dem Stand des Zählers 42 und dem in dem Speicher 72 gespeicherten Wert. Auf diese Weise wird die Spannung V&sub1; nach jeder Entladung so angepaßt, daß während einer anschließenden Enfladung bis auf eine Batteriespannung unterhalb V&sub1; eine gewisse Batteriekapazität, und somit eine gewisse Rasierdauer verfügbar bleibt. Da außerdem bei jeder Entladung die Batterie 6 vollständig entladen wird, bleibt die Batteriekapazität auf dem normalen Wert.
• Wenn das Gerät ausgeschaltet und die Batteriespannung unter den Wert V&sub1; gesunken, d.h. die Enfladeschaltung wirksam ist, und der Benutzer die Speisespannungsschaltung 1 mit der Netzspannung verbindet, um die Batterie 6 aufzuladen, dann muß die Wirkung der Speisespannungsschaltung 1 in Abhängigkeit von dem von der Speisespannungsschaltung gelieferten Ladestrom unterdrückt werden.
• Wenn die Speisespannungsschaltung 1 von dem Typ ist, der in einem relativ langen Zeitintervall, beispielsweise acht Stunden, die Batterie 6 vollständig auflädt, und dies mit einem Strom, der klein ist gegenüber dem Entladestrom der Schaltung 30, dann beeinflußt die Speisespannungsschaltung die Wirkungsweise der übrigen Schaltung nicht wesentlich und ihre Wirkung braucht nicht unterdrückt zu werden. Ist die Speisespannungsschaltung 1 von dem Typ, der in einem relativ kurzen Zeitintervall, beispielsweise 1 Stunde, die Batterie auflädt, und dies mit einem relativ großen Strom, dann muß die Wirkung der Speisespannungsschaltung 1 unterdrückt werden. Dies kann sehr einfach beispielsweise mit Hilfe des Ausgangssignals des UND- Gatters 31 erreicht werden, das hoch ist, wenn die Enfladeschaltung 30 wirksam ist und niedrig, wenn diese Schaltung nicht wirksam ist.
• Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Anordnung, die besonders für Geräte mit einer Speisespannungsschaltung mit Schnell-Lademöglichkeit geeignet ist. Wird die Speisespannungsschaltung 1 mit der Netzspannung verbunden und ist die Batteriespannung kleiner als V&sub1; Volt, dann wird die Batterie in einem solchen Gerät mit einem relativ großen Strom in relativ kurzer Zeit, beispielsweise drei Minuten, aufgeladen, so daß mindestens eine Benutzungsdauer von beispielsweise fünf Minuten innerhalb kurzer Zeit verfügbar ist. Wenn derartige Geräte jedoch mit einer Anordnung, so wie in Figur 1 gezeigt, ausgerüstet werden, dann wird bei einer Batteriespannung kleiner als V&sub1; Volt die Entladeschaltung 30 wirksam, und die Wirkung der Speisespannungsschaltung 1 wird unterdrückt. Wenn es beispielsweise drei Minuten dauert, bis die Batterie vollständig entladen ist, dann steht drei Minuten nach dem Anschluß an die Netzspannung, im Unterschied zu dem, was der Benutzer erwartet, keine Rasierdauer mehr zur Verfügung. Diese ungewünschte Situation wird mit der Anordnung in Figur 2 vermieden. In dieser Figur sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 angedeutet. Der Zähler 42 ist jetzt jedoch ein Zähler mit maximalem Zählerstand, der einer Zeitdauer von beispielsweise drei Minuten entspricht. Wenn die Entladeschaltung wirksam ist, wird der maximale Zählerstand nach 1 Minute erreicht, wenn der Entladestrom dreimal so groß ist wie der Nennrasierstrom. Solange dieser maximale Zählerstand noch nicht erreicht ist, ist die Spannung am Ausgang des Zählers relativ niedrig. Dieser Ausgang wird mit einem invertierenden Eingang des UND-Gatters 31 und über einen Inverter 80 mit dem Schalter S&sub1; verbunden. Im Batterierasier-Betrieb bleibt der Schalter S&sub1; geschlossen, und nach Abschalten bleibt die Enfladeschaltung 30 wirksam, bis der maximale Zählerstand erreicht ist. Wenn der maximale Zählerstand erreicht ist, wird die Spannung am Ausgang des Zählers 42 verhältnismäßig hoch, und wird, je nach Art des Betriebs, der Schalter S&sub1; geöffnet oder die Enfladeschaltung 30 abgeschaltet.
• Das Ausgangssignal des Zählers 42 und das mit Hilfe des Halbierers 17 abgeleitete Signal, das den hohen Pegelwert annimmt, wenn die Batteriespannung unter den Wert V&sub2; sinkt, werden einer Gatterschaltung 75 zugeführt. Wird der maximale Zählerstand erreicht, bevor die Batteriespannung unter den Wert V&sub2; gesunken ist, dann ist die bei einer Batteriespannung unterhalb V&sub1; verbleibende Rasierdauer länger als die dem maximalen Zählerstand entsprechende Rasierdauer. Die Schaltung 75 liefert dann ein Signal, das dafür sorgt, daß der in dem Speicher 74 gespeicherte Wert kleiner wird, so daß die Spannung V&sub1; verringert wird. Wenn die Batteriespannung unter den Wert V&sub2; sinkt, bevor der maximale Zählerstand erreicht ist, ist die bei einer Batteriespannung unterhalb V&sub1; verbleibende Rasierdauer kleiner als die dem maximalen Zählerstand entsprechende Rasierdauer. In diesem Fall liefert die Schaltung 75 ein Signal, das dafür sorgt, daß der in dem Speicher 74 gespeicherte Wert größer wird, so daß die Spannung V&sub1; vergrößert wird.
• Auf diese Weise regelt das System sich selbst in der Weise, daß bei einer Batteriespannung unterhalb V&sub1; immer eine verbleibende Rasierdauer von, in dem vorliegenden Beispiel, nahezu drei Minuten zur Verfügung steht. Da die Entladeschaltung maximal 1 Minute wirksam ist, wird die Wirkung der Speisespannungsschaltung 1 nur für maximal 1 Minute unterdrückt. Nach der üblichen "Schnell-Ladezeit" von drei Minuten in dem vorliegenden Beispiel, ist die verfügbare Rasierdauer im allgemeinen ausreichend für 1 Rasur.
• Die anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Funktionen der ersten und zweiten Detektionsmittel, der ersten und zweiten Zeitmeßmittel und der Korrekturmittel können vorteilhatt mit Hilfe eines Mikroprozessors verwirklicht werden. Figur 3 ist das Blockschaltbild einer mit einem solchen Mikroprozessor versehenen Anordnung. Die Anordnung umfaßt wiederum eine Speisespannungsschaltung 1 mit Netzspannungsklemmen 2 und 3, eine Batterie 6 und eine Last RL, die mittels eines Schalters S&sub1; parallel zu der Batterie 6 angeschlossen werden kann. Die Anordnung umfaßt außerdem einen Spannungsdetektor 90, eine Entladeeinrichtung 30, einen Mikroprozessor 100 und eine Anzahl von im Block 110 schematisch wiedergegebenen Anzeigeelementen zum Anzeigen der unterschiedlichen Zustände. Der Mikroprozessor 100 erhält ein Signal, das anzeigt, ob die Speisespannungsschaltung 1 mit dem Netz verbunden ist, und ein Signal, das anzeigt, ob die Last RL angeschlossen ist. Zusätzlich wird dem Mikroprozessor 100 die von dem Spannungsdetektor 90 kommende Batteriespannungsinformation zugeführt. Anhand dieser Information steuert der Mikroprozessor die Enfladeeinrichtung 30, die Speisespannungsschaltung 1 und den Anzeigeblock 110.
• Figur 4 zeigt einen Ablaufplan des von dem Mikroprozessor ausgeführten Programms für den Fall, daß die Arbeitsweise der Anordnung derjenigen von Figur 1 entspricht. Dieses Programm kann folgendermaßen beschrieben werden.
• In dem mit "Motor ein" bezeichneten Block 200 wird zunächst festgestellt, ob der Schalter S&sub1; geschlossen und die Last angeschlossen ist. Anschließend wird in dem mit "Netzspannung ein" bezeichneten Block 202 festgestellt, ob die Speisespannungsschaltung 1 mit der Netzspannung verbunden ist. Wenn sie mit dem Netz verbunden ist, liegt der Netzrasier-Betrieb vor, und das Programm kehrt zu seinem Beginn zurück. Solange der Netzrasier-Betrieb vorliegt, wird diese Schleife durchlaufen. Wenn die Speisespannungsschaltung nicht mit der Netzspannung verbunden ist, liegt der Batterierasier-Betrieb vor. In dem mit "Vb < V&sub1;" bezeichneten Block 204 wird dann aufgrund der Spannungsinformation von dem Spannungsdetektor 90 detektiert, ob die Batteriespannung Vb kleiner als eine erste Bezugsspannung V&sub1; ist. Solange das nicht der Fall ist, wird das vorangehende Programm jedesmal wiederholt. Wenn die Batteriespannung Vb kleiner ist als V&sub1;, wird der Mittelwert der Batteriespannung in dem mit "Digitalfilter" bezeichneten Block 206 bestimmt, und anschließend wird in dem mit "Vb < V&sub1; > 5 s" bezeichneten Block 208 detektiert, ob die mittlere Batteriespannung länger als beispielsweise 5 Sekunden unter der Bezugsspannung V&sub1; bleibt. Ist das nicht der Fall, dann springt das Programm zurück zum Beginn und die Schleife wird erneut durchlaufen. Wenn die Batteriespannung unterhalb des Bezugspegels bleibt, wird eine LED des Blockes 110 aus Figur 3 in dem mit "BLI-LED ein" bezeichneten Block 210 angesteuert, um dem Benutzer anzuzeigen, daß die Batterie 6 nahezu leer ist und aufgeladen werden muß. Anschließend werden in dem mit "t,t&sub1;, t&sub2;=0" bezeichneten Block 220 die Zeit t, der in einem Speicher gespeicherte Wert der Rasierdauer t&sub1; und der in einem Speicher gespeicherte Wert der Entladezeit t&sub2; auf Null zurückgesetzt. Danach wird in dem mit "Motor ein" bezeichneten Block 222 festgestellt, ob der Motor eingeschaltet ist, woraufhin in dem mit "Netzspannung ein" bezeichneten Block 224 festgestellt wird, ob die Speisespannungsschaltung mit der Netzspannung verbunden ist. Wenn der Motor eingeschaltet ist, aber nicht von der Netzspannung gespeist wird, d.h. im Batterierasier-Betrieb, wird nach jedem Durchlaufen der Schleife der Zählerstand in dem mit "t--> t+1" bezeichneten Block 226 um Eins erhöht, so daß die Zeitdauer gemessen wird, in der der Motor von der Batterie gespeist wird. Wenn der Motor im Batterierasier-Betrieb ausgeschaltet wird, wird in dem mit "Entladen ein; t--> t&sub1;; t=t&sub2;" bezeichneten Block 228 die Entladeschaltung eingeschaltet, die Speisespannungsschaltung erforderlichenfalls abgeschaltet, eventuell eine Anzeige eingeschaltet, die nach dem Ausschalten kurzzeitig anzeigt, daß die Batterie aufgeladen werden muß, sowie, falls vorhanden, eine LED eingeschaltet, die anzeigt, daß die Entladeeinrichtung wirksam ist. Die Zeitdauer, in der der Motor bei einer Batteriespannung unterhalb V&sub1; eingeschaltet gewesen ist, wird in den Speicher als Zeit t&sub1; geladen, und die Zeit t wird auf den in dem Speicher gespeicherten Wert t&sub2; gesetzt, der in diesem Beispiel gleich Null ist, weil die Entladeschaltung 30 noch nicht eher wirksam war. In dem mit "Vb < V&sub2;" bezeichneten Block 230 wird anschließend detektiert, ob die Batteriespannung unter den Wert V&sub2; gesunken ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird die Zeit in dem mit "t--> t+1" bezeichneten Block 232 erhöht und anschließend in dem mit "Motor ein" bezeichneten Block 234 detektiert, ob der Motor nicht eingeschaltet ist. Solange der Motor nicht erneut eingeschaltet wird, wird die Zeitdauer gemessen, in der die Entladeschaltung wirksam ist. Wenn der Motor wieder eingeschaltet wird, weil der Benutzer mit der Rasur fortfährt, werden in dem mit "Entladen aus; t--> t&sub2;; t=t&sub1;" bezeichneten Block 236 die Entladeschaltung und, falls vorhanden, die Entladungs-LED ausgeschaltet, die Speisespannungsschaltung wird eingeschaltet, wenn sie ausgeschaltet war, das Zeitintervall t&sub2;, in dem die Entladeschaltung wirksam gewesen ist, wird in den Speicher geladen, und die Zeit wird auf den in dem Speicher gespeicherten Wert t&sub1; gesetzt. Anschließend kehrt das Programm zum Block 222 zurück, um die Schleife zum Messen der Zeit, in der der Motor eingeschaltet gewesen ist, zu durchlaufen, und diese Zeit wird zu der Zeitdauer t&sub1; addiert, in der der Motor im Batterierasier-Betrieb bereits eingeschaltet gewesen war. Wenn anschließend der Motor wieder ausgeschaltet wird, wird die Entladeschaltung wieder eingeschaltet, und die Zeit, in der sie wirksam ist, wird wieder gemessen und zu der Zeit t&sub2; addiert, in der die Entladeschaltung bereits wirksam gewesen ist. Wenn in Block 230 detektiert wird, daß die Batteriespannung unter den Wert V&sub2; gesunken ist, wird in dem mit "ttot = t&sub1; +c t&sub2;" bezeichneten Block 240 die Entladeschaltung ausgeschaltet, die Speisespannungsschaltung eingeschaltet und die gewichtete Summe aus den Zeitintervallen bestimmt, in denen die Batterie bei einer Batteriespannung unterhalb von V&sub1; von dem Motor und der Entladeschaltung entladen worden ist, wobei der Gewichtsfaktor c gleich dem Verhältnis zwischen dem Entladestrom und dem Nennrasierstrom ist. Die Zeit Ttot gibt also die nominale Rasierdauer an, die bei einer Batteriespannung unterhalb von V&sub1; bis zum Erreichen der Spannung V&sub2; noch verfügbar ist. Anschließend wird in dem mit "ttot < ts" bezeichneten Block 242 festgestellt, ob die totale Zeit ttot kleiner als ein Bezugswert ts ist. Wenn die Zeit ttot kleiner ist, wird die Spannung V&sub1; in dem mit "V&sub1;--> V&sub1; +x" bezeichneten Block 244 inkremental oder proportional erhöht, so daß während der folgenden Entladung nach Detektion der Batteriespannung V&sub1; eine längere Rasierdauer bis zum Erreichen der Batteriespannung V&sub2; zur Verfügung steht. Ist die Zeit ttot größer, wird die Spannung in dem mit "V&sub1;--> V&sub1;-x" bezeichneten Block 246 verringert, so daß bei der folgenden Entladung nach Detektion der Spannung V&sub1; bis zum Erreichen der Batteriespannung V&sub2; eine kürzere Rasierdauer zur Verfügung steht.
• Figur 5 zeigt einen Ablaufplan des von dem Mikroprozessor ausgeführten Programms für den Fall, daß die Arbeitsweise der Anordnung derjenigen von Figur 2 entspricht, wobei die maximale Entladezeit beispielsweise 1 Minute beträgt. Der erste Teil des Programms bis Block 210 ist identisch mit dem aus Figur 4. In diesem Teil wird bestimmt, ob im Batterierasier-Betrieb die Batteriespannung unter den Wert V&sub1; gesunken ist. Wenn das der Fall ist, wird das Programm in dem mit "t,t&sub1;,t&sub2;,ttot = 0" bezeichneten Block 300 fortgesetzt, in dem die gemessenen Zeitintervalle auf Null zurückgesetzt werden. Danach wird in dem mit "Motor ein" bezeichneten Block 302 festgestellt, ob der Motor eingeschaltet ist, und wenn das der Fall ist, wird in dem mit "Netzspannung ein" bezeichneten Block 304 festgestellt, ob Netzrasier-Betrieb oder Batterierasier-Betrieb vorliegt. Beim Netzrasier-Betrieb kehrt das Programm jedesmal zum Block 302 zurück. Beim Batterierasier-Betrieb wird die Zeitdauer gemessen, in der der Motor eingeschaltet ist. In dem mit "t--> t+1" bezeichneten Block 306 wird der Zählerstand jedesmal um Eins erhöht, und anschließend wird in dem mit "ttot=t&sub1; +c t&sub2;" bezeichneten Block 308 die gewichtete Summe des Zeitintervalls, in dem der Motor eingeschaltet gewesen ist, und des Zeitintervalls, in dem die Entladeschaltung bereits wirksam gewesen ist, bestimmt, wobei der Gewichtsfaktor gleich dem Verhältnis zwischen dem Entladestrom und dem Nennrasierstrom ist. Anschließend wird in dem mit "ttot < ts" bezeichneten Block 310 festgestellt, ob die totale Zeit ttot kleiner als ein Bezugswert ts ist. Ist ttot > ts, wird der Motor abgeschaltet und die Spannung V&sub1; in dem mit "V&sub1;--> V&sub1;-x" bezeichneten Block 312 verringert, so daß während der folgenden Entladung bei Detektion einer Batteriespannung gleich V&sub1; eine kürzere Rasierdauer zur Verfügung steht, die dem Bezugswert ts besser entspricht. Ist die Zeit ttot < ts, dann wird in dem mit "Vb < V&sub2;,, bezeichneten Block 314 anschließend detektiert, ob die Batteriespannung Vb unter den Wert V&sub2; gesunken ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum Block 302 zurück, und die Schleife zum Messen der Zeitdauer, in der der Motor im Batterierasier-Betrieb eingeschaltet ist, wird erneut durchlaufen. Wenn die Batteriespannung unter die Spannung V&sub2; gesunken ist, wird der Motor abgeschaltet und die Spannung V&sub1; wird in dem mit "V&sub1;--> V&sub1;+x" bezeichneten Block 316 erhöht, so daß während der folgenden Entladung bei Detektion der Spannung V&sub1; eine längere Rasierdauer zur Verfügung steht.
• Wenn der Motor im Batterierasier-Betrieb ausgeschaltet wird, was in Block 302 detektiert wird, dann wird in dem mit "Entladen ein; t--> t&sub1;; t=t&sub2;" bezeichneten Block 318 die Zeit t&sub1;, in der der Motor eingeschaltet gewesen ist, in den Speicher geladen und die Zeit t auf den Wert t&sub2; gesetzt, in der die Entladeschaltung schon wirksam gewesen ist. Anschließend wird in dem mit "t--> t+1" bezeichneten Block 320 die Zeit um 1 Einheit erhöht, und in dem mit "ttot=T&sub1;+c T&sub2;" bezeichneten Block 322 die gewichtete Summe der Zeitintervalle t&sub1; und t&sub2; bestimmt, wobei der Gewichtsfaktor c wieder gleich dem Verhältnis zwischen dem Entladestrom und dem Nennrasierstrom ist. Wenn in dem mit "ttot < ts" bezeichneten Block 324 detektiert wird, daß diese gewichtete Summe ttot größer als ein Bezugswert ist, wird die Entladeschaltung abgeschaltet und die Spannung V&sub1; in dem mit "V&sub1;--> V&sub1;-x" bezeichneten Block 312 verringert. Während der folgenden Entladung steht dann bei Detektion einer Batteriespannung gleich der Spannung V&sub1; eine kürzere Rasierdauer zur Verfügung. Ist ttot< ts, dann wird in dem mit "Vb < V&sub2;" bezeichneten Block 326 detektiert, ob die Batteriespannung Vb unter den Wert V&sub2; gesunken ist. Falls dies der Fall ist, wird in Block 316 die Spannung V&sub1; erhöht, so daß bei einer anschließenden Entladung nach Detektion einer Batteriespannung gleich V&sub1; eine längere Rasierdauer zur Verfügung steht. Solange die Batteriespannung größer ist als die Spannung V&sub2; und der Motor nicht wieder eingeschaltet wird, was in dem mit "Netzspannung ein" bezeichneten Block 328 detektiert wird, wird das Zeitintervall gemessen, in dem die Entladeschaltung wirksam ist. Wenn der Motor wieder eingeschaltet wird, wird in dem mit "Entladen aus; t--> t&sub2;; t=t&sub1;" bezeichneten Block 330 die Entladeschaltung ausgeschaltet, und, falls notwendig, die Unterdrückung aufgehoben, die Entladezeit t&sub2; in den Speicher geladen und die Zeit t auf den Wert t&sub1; gesetzt, woraufhin das Programm, beginnend bei Block 302, wiederholt wird.
• Die Erfindung beschräkkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen. Innerhalb des Anwendungsbereichs der in den Patentansprüchen dargelegten Erfindung sind für den Fachkundigen verschiedene Varianten denkbar, beispielsweise können die ersten und die zweiten Detektionsmittel, die ersten und die zweiten Zeitmeßmittel und die Korrekturmittel in beliebiger anderer Weise ausgeführt werden, als dargestellt.
Inschriften von Figur 4:
• Block-Nr.: Beschreibung
• 180 Start
• 200 Motor ein
• 202 Netzspannung ein
• 204 Vb < V&sub1;
• 206 Digitalfilter
• 208 Vb < V&sub1; > 5 s
• 210 BLI-LED ein
• 220 t,t&sub1;, t&sub2;=0
• 222 Motor ein
• 224 Netzspannung ein
• 226 t--> t+1
• 228 Entladen ein; t--> t&sub1;; t=t&sub2;
• 230 Vb < V&sub2;
• 232 t--> t+1
• 234 Motor ein
• 236 Entladen aus; t--> t&sub2;; t=t&sub1;
• 240 ttot = t&sub1;+c t&sub2;
• 242 ttot < ts
• 244 V&sub1;--> V&sub1;+x
• 246 V&sub1;--> V&sub1;-x
• 248 Ende
Inschriften von Figur 5:
• Block-Nr.: Beschreibung
• 300 t,t&sub1;,t&sub2;,ttot = 0
• 302 Motor ein
• 304 Netzspannung ein
• 306 t--> t+1
• 308 ttot=t&sub1;+c t&sub2;
• 310 ttot < ts
• 312 V&sub1;--> V&sub1;-x
• 314 Vb < V&sub2;
• 316 V&sub1;--> V&sub1;+x
• 318 Entladen ein; tTt&sub1;; t=t&sub2;
• 320 t--> t+1
• 322 ttot=t&sub1;+c.t&sub2;
• 324 ttot < ts
• 326 Vb < V&sub2;
• 328 Motor ein
• 330 Entladen aus; t--> t&sub2;; t=t&sub1;

Claims (6)

1. Anordnung mit:

- einer Last (RL), die von einer wiederaufladbaren Batterie (6) gespeist werden kann;

- einer Speisespannungsschaltung (1) zum Laden der Batterie (6) und/oder zur Speisung der Last (RL); und

- ersten Detektionsmitteln (10, 20) zum Detektieren einer Batteriespannung, die nahezu gleich einem ersten, einer gewünschten noch verfügbaren Batteriekapazität entsprechenden Schwellenwert (V&sub1;) ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung außerdem umfaßt:

- zweite Detektionsmittel (10, 25) zum Detektieren einer Batteriespannung, die nahezu gleich einem zweiten (V&sub2;), unterhalb des ersten gelegenen Schwellenwert ist und einem Wert entspricht, bei dem die Batterie (6) als vollständig entladen betrachtet werden darf;

- eine Entladeeinrichtung (30) zum Entladen der Batterie (6) bei abgeschalteter Last (RL) nach Detektion des ersten Schwellenwertes (V&sub1;) bis zur Detektion des zweiten Schwellenwertes (V&sub2;);

- erste Zeitmeßmittel (40, 50) zum Messen des Zeitintervalls, in dem die Last von der Batterie (6) nach Detektion des ersten Schwellenwertes bis zur Detektion des zweiten Schwellenwertes (V&sub2;) gespeist wird;

- zweite Zeitmeßmittel (40, 60) zum Messen des Zeitintervalls, in dem die Entladeeinrichtung (30) wirksam ist; und

- Korrekturmittel (70) zum Korrigieren des ersten Schwellenwertes (V&sub1;) der ersten Detektionsmittel (10, 20) in Abhängigkeit von der gewichteten Summe der von den ersten und zweiten Zeitmeßmitteln gemessenen Zeitintervalle relativ zu einem Bezugswert, so daß während einer anschließenden Entladung die gewünschte Batteriekapazitat nach Detektion des ersten Schwellenwertes (V&sub1;) verfügbar bleibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung außerdem umfaßt:

- dritte Detektionsmittel (42, 31) zum Detektieren einer gewichteten Summe der von den ersten und zweiten Zeitmeßmitteln gemessenen Zeitintervalle, die nahezu gleich einem dritten Schwellenwert ist, der der gewünschten Benutzungsdauer nach Detektion des ersten Schwellenwertes (V&sub1;) entspricht, und zum Abschalten der Entladeeinrichtung (30) oder der Last (RL) nach Detektion des erwähnten dritten Schwellenwertes.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Mittel zum Abschalten der Speisespannungsschaltung (1) umfaßt, wenn die Entladesehaltung (30) wirksam ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladeeinrichtung (30) die Reihenschaltung aus einem Widerstand (33) und einem Transistorschalter (32) umfaßt, welche Reihenschaltung parallel zur Batterie (6) geschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtemittierende Diode (34) zu dem Widerstand (33) in Reihe geschaltet ist.

6. Trockenrasierapparat mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.