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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem die in einem
Akkumulator für einen Verbraucher gespeicherte Lagerungsladung
eingestellt wird, eine Justierschaltung zum Einstellen der Lagerungsladung
eines an die Justierschaltung angeschlossenen Akkumulators, insbesondere
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, sowie eine
Vorrichtung mit einem Verbraucher, einem Akkumulator zur Energieversorgung
des Verbrauchers, und einer erfindungsgemäßen
Justierschaltung.
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Akkumulatoren
werden häufig zur Versorgung von Geräten für
den Haushalt genutzt, um die sich aus der Energieversorgung der
Geräte mittels eines Versorungskabels ergebende räumliche
Einschränkung bei der Verwendung des Gerätes zu
vermeiden. Häufig aufzufinden ist eine solche Versorgung
mittels Akkumulatoren beispielsweise bei Handwerkzeuggeräten,
insbesondere Bohr- oder Schraubakkus oder bei Geräten für
die Gartennutzung, insbesondere Elektrorasenmähern. Solche Geräte
werden regelmäßig nur zeitweilig genutzt bzw. über
lange Zeiträume von mehreren Tagen, Wochen oder sogar Monaten
nicht genutzt.
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Die
Lebensdauer von wiederaufladbaren Akkumulatoren wird maßgeblich
durch die sachgemäße Nutzung und Lagerung der
Akkumulatoren beeinflusst. Für ungenutzte bzw. gelagerte
Li-Ionen-(Lithium-Ionen Akkumulatoren) und LiPo-Akkumulatoren (Lithium
Polymer Akkumulatoren) wurde insbesondere gefunden, dass der Betrag
der in ihnen gespeicherten Ladung einen erheblichen Einfluss auf
ihre Lebensdauer hat. Beispielsweise kann das Lagern eines entladenen
Akkumulators zu Schäden oder sogar zur Zerstörung
des Akkumulators führen.
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Aufgrund
ihrer hohen Energiedichte werden diese Akkumulatoren oft für
die oben genannten Geräte verwendet, da diese häufig
einen hohen Energie bedarf aufweisen und herkömmliche Akkumulatoren
daher oftmals zu groß oder zu schwer sind.
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Die
Druckschrift
US
2007/0029972 A offenbart ein Verfahren und ein zugehöriges
Steuerungsgerät, mit dem die Ausgangsspannung eines Li-Ion-Akkumulatorpacks
einstellbar ist. Das Verfahren sieht vor, das Akkumulatorpack auf
eine Sollspannung zu entladen, wenn die Ausgangsspannung des Akkumulatorpacks
in einem vorbestimmten Bereich oder unterhalb eines vorbestimmten
Betrages liegt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Justierschaltung
insbesondere für nur vorübergehend genutzte Geräte,
bevorzugt für einen Rasenmäher, zu schaffen, mit
dem die Lagerung des Gerätes bzw. des Akkumulators des
Gerätes im wesentlichen ohne Verminderung der Lebensdauer möglich
ist und welches vergleichsweise kostengünstig realisierbar
ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren, mit dem die in
einem Akkumulator für einen Verbraucher gespeicherte Lagerungsladung
eingestellt wird, wobei zum Einstellen der Lagerungsladung eine
Justierschaltung verwendet wird, an die der Akkumulator angeschlossen
ist, wobei der Akkumulator zuerst auf einen Ausgangswert unterhalb
der Lagerungsladung entladen und anschließend auf die Lagerungsladung aufgeladen
wird.
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Ein
Akkumulator im Sinne der Erfindung ist sowohl eine einzelne Akkumulator-Zelle
als auch ein Akkumulator-Pack, bestehend aus mehreren in Reihe und/oder
parallel geschalteten Akkumulatoren bzw. Akkumulator-Zellen.
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Da
der Akkumulator zuerst entladen wird, ist der Zustand des Akkumulators,
ab dem er geladen wird, definiert.
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Bevorzugt
wird die Lagerungsladung des Akkumulators aus dem Ladestrom und
einer Ladezeit, in der der Ladestrom fließt, ermittelt.
Aufgrund des definierten Zustandes nach dem Entladen des Akkumulators
kann die Ladezeit in Abhängigkeit von der Kapazität
des Akkumulators im Wesentlichen voreingestellt werden. Dadurch
ist die Steuerung zur Einstellung der Lagerungsladung wenig aufwendig
realisierbar.
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Bevorzugt
beträgt die Lagerungsladung 35%–65% der Vollladung
des Akkumulators, besonders bevorzugt ca. 40%, so dass die Lagerungsladung
eine im wesentlichen optimale Lebensdauer sicherstellt.
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Die
Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Justierschaltung
zum Einstellen der Lagerungsladung eines Akkumulators, der an die
Justierschaltung angeschlossen ist, insbesondere mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren, wobei die Justierschaltung umfasst:
- • einem
Ladeschaltkreis zum Laden des Akkumulators,
- • einer Entladelast zum Entladen des Akkumulators,
und
- • einem Steuermittel,
wobei das Laden und/oder
Entladen des Akkumulators mittels des Steuermittels steuerbar ist,
wobei der Ladeschaltkreis sowie die Entladelast dem Akkumulator
jeweils parallel geschaltet sind. Eine solche Schaltung ist auf
herkömmliche Weise und daher kostengünstig realisierbar.
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Das
Steuermittel ist insbesondere als integrierte Schaltung realisiert.
Die Verwendung einer integrierten Schaltung hat den Vorteil, dass
integrierte Schaltungen im Vergleich zu nicht integrierten Schaltungen
wenig Bauraum einnehmen, so dass die Geräte sehr klein
und sehr kostengünstig herstellbar sind, da die Anzahl
der Bauteile gering ist und der Herstellungsaufwand vergleichsweise
klein ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist mittels einer insbesondere
integriert realisierten Rückmeldeschaltung der Ladezustand
des Akkumulators messbar.
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Die
Schaltung ermöglicht durch das Messen des Ladezustandes
auch das gezielte Steuern des Ladeschaltkreises zum Laden des Akkumulators,
so dass die Lagerladung sehr genau einstellbar ist.
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Vorzugsweise
ist die Justierschaltung mittels einer externen Energieversorgung
betreibbar. Dadurch ist das Einstellen der Lagerungsladung vom Ladezustand
der Akkumulatoren unabhängig möglich.
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Bevorzugt
ist ein Taster vorgesehen, mittels dem das Einstellen der Lagerungsladung
startbar ist, so dass das Auslösen der Einstellung der
Lagerungsladung für den Nutzer sehr einfach ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Signalgeber vorgesehen,
mittels dem der Lade- bzw. Entladestatus des Akkumulators anzeigbar
ist. Beispielsweise ist mittels des Signalgebers anzeigbar, ob der
Akkumulator einen definierten Zeitraum ungenutz war oder ob er oberhalb
oder unterhalb der Lagerungsladung geladen ist. Durch den Signalgeber wird
die Handhabung der Justierschaltung für einen Nutzer weiter
vereinfacht.
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Ebenfalls
bevorzugt sind Mittel vorgesehen, mittels denen ein Rückstrom
von dem Akkumulator zur Justierschaltung unterdruckbar ist.
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Die
Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Vorrichtung mit:
- • einem Verbraucher, und
- • einem Akkumulator zur Energieversorgung des Verbrauchers,
wobei
eine erfindungsgemäßen Justierschaltung in die
Vorrichtung reversibel entnehmbar integriert ist,
wobei für
die Vorrichtung ein Betriebsmodus und ein Speichermodus vorgesehen
sind, wobei der Verbraucher im Betriebsmodus mittels des Akkumulators oder
mittels der externen Energieversorgung betreibbar ist, wobei die
Justierschaltung im Speichermodus mittels der externen Energieversorgung
betreibbar ist, wobei im Speichermodus mittels der Justierschaltung
die Lagerungsladung des Akkumulators einstellbar ist, insbesondere
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Im
Betriebsmodus ist daher das Betreiben des Verbrauchers ohne die
Nutzung der Justierschaltung möglich. Im Speichermodus
ist im Gegensatz dazu das Betreiben der Justierschaltung und daher das
Einstellen der Lagerungsladung des Akkumulators möglich.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verbraucher bei
entnommener Justierschaltung betreibbar. Die Justierschaltung ist
daher bevorzugt auf einer Leiterplatine oder in einem separaten
Gehäuse angeordnet. Weiterhin ist für die Justierschaltung
ebenfalls bevorzugt eine Schnittstelle vorgesehen. Die Justierschaltung
kann daher durch Einstecken der Leiterplatine bzw. durch Anschließen
des Gehäuses an die Schnittstelle in die Vorrichtung integriert
werden.
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Ebenfalls
bevorzugt ist der Akkumulator austauschbar in der Vorrichtung vorgesehen.
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In
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kann der Akkumulator
daher der Vorrichtung entnommen werden und an die Justierschaltung
angeschlossen werden, auch wenn die Justierschaltung nicht in die
Vorrichtung integriert ist, so dass die Justierschaltung nach Anschluss
einer externen Energieversorgung außerhalb der Vorrichtung
betreibbar ist. Für einen gleichen Akkumulator oder den
gleichen Akkumulatortyp lässt sich eine solche Justierschaltung
für verschiedene Vorrichtungen nutzen.
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Bevorzugt
ist der Speichermodus manuell oder automatisch aktivierbar. Dadurch
kann der Speichermodus unter mehreren verschiedenen Bedingungen
ausgelöst werden. Beispielsweise kann der Nutzer das Einstellen
der Lagerladung manuell zu einem beliebigen Zeitpunkt starten. Andererseits
können beispielsweise zeitabhängige Bedingungen
eingestellt werden, so dass auch bei unbedachter Handhabung der
Vorrichtung durch den Nutzer die Lagerladung automatisch eingestellt
wird, wenn dieser sie nicht manuell aktiviert.
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Ebenfalls
bevorzugt ist der Speichermodus duch Anschließen oder Einschalten
der externen Energieversorgung an die Justierschaltung aktivierbar. Dies
ist für den Nutzer sehr leicht und es werden keine zusätzlichen
Aktivierungsmittel oder -Einstellungen benötigt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die
Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen
Erfindungsgedanken nicht ein.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Verbraucher,
einem Akkumulator und einer Justierschaltung, an die eine externe
Energieversorgung angeschlossen ist.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung (V) mit einem
Verbraucher (1), einem Akkumulator (4), beispielsweise
einem Li-Ionen Akkumulator oder einem LiPo-Akkumulator, und einer
Justierschaltung (J), an die eine externe Energieversorgung (9)
angeschlossen ist. Mittels der Vorrichtung (V) ist die Lagerungsladung
des Akkumulators (4) einstellbar, insbesondere auf ca.
40% der Vollladung des Akkumulators (4), um die Lebensdauer
des Akkumulators (4) zu erhöhen. Die Vorrichtung
(V) ist insbesondere eine Vorrichtung (V), die nur zeitweise genutzt wird
und daher tage-, wochen- oder sogar monatelang ungenutzt ist, so
dass der Akkumulator (4) in der ungenutzten Zeit häufig
eine für ihn ungünstige Lagerungsladung aufweist.
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Die
Vorrichtung (V) umfasst einen Verbraucher (1), eine Entladelast
(2) und einen Ladeschaltkreis (3), die parallel
dem Akkumulator (4) angeordnet sind. Das Laden mittels
des Ladeschaltkreises (3) sowie das Entladen mittels der
Entladelast (2) werden durch ein Steuermittel (5)
gesteuert. Das Steuermittel (5) ist aktiviert, wenn die
externe Energieversorgung (9) angeschlossen ist. Ein Rückstrom
von dem Akkumulator (4) zu dem Steuermittel (5)
wird mittels einer Diode (8) sowie einem Rückmeldeschaltkreis
(10) unterdrückt.
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Die
Vorrichtung (V) ist sowohl in einem Betriebsmodus als auch in einem
Speichermodus betreibbar. Im Betriebsmodus ist der Verbraucher (1) ein-
oder ausgeschaltet. Er wird über den Akkumulator (4)
oder über die externe Energieversorgung (9) betrieben.
Die Justierschaltung (J) ist entweder inaktiv in der Vorrichtung
(V) vorgesehen, oder der Vorrichtung (V) entnommen.
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Im
Speichermodus ist der Verbraucher (1) ausgeschaltet. Der
Akkumulator (4) wird nicht genutzt. Die Justierschaltung
(J) wird mittels der externen Energieversorgung (9) betrieben
und ist aktiv. Der Speichermodus der Vorrichtung (V) ist sowohl manuell
als auch automatisch aktivierbar:
Manuell kann der Speichermodus
unmittelbar gestartet werden, indem ein Taster (7) geduckt
wird. Weiterhin kann durch ein kurzes Anschließen der externen Energieversorgung
(9) an die Justierschaltung (J) ein Merker in einem nichtflüchtigen
Speicher des Steuermittels (5) gesetzt werden, so dass
das Steuermittel (5) anhand des Merkers bei späterem
dauerhaften Anschließen der externen Energieversorgung
(9) feststellen kann, ob der Speichermodus gestartet werden
soll, oder ob ein Betriebsmodus gestartet werden soll.
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Automatisch
ist der Speichermodus insbesondere aufgrund eines Zählers
startbar, der beispielsweise die Zeit prüft, in der die
Vorrichtung (V) nicht genutzt wurde, oder der anhand eines eingestellten
Datums den Speichermodus startet.
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Die
Vorrichtung (V) sieht einen Signalgeber (6) vor, mittels
dem beispielsweise der Speichermodus oder der Ladezustand des Akkumulators
(4), z. B. dass der Ladezustand kleiner als die Lagerungsladung
ist, anzeigbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2007/0029972
A [0005]