DE1671708A1 - Elektrische Ladeeinrichtung fuer Kleinladegeraete zum Wiederaufladen von Kleinakkumulatoren z. B. Knopfzellen - Google Patents

Description

• Elektrisches Ladeeinrichtung für Kleinladegeräte zum

  Wiederaufladen von Kleinakkumulatoren z.B o Knopfzellen.

  Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung

  und eine elektrische Schaltungsanordnung zum Wiederauf-

  laden von KleinakkamuIatoren,. z.B. Nickel-Kadmium-Knopf-

  zellen": wobei ein exakter Ladevorgang unabhängig von

  der Beachtung der Polarität der aufzuladenen Zellen

  bei jeder Palung erreicht wird.., Für wiederaufladbare

  Kleinstakkumulatoren beispielsweise Nicke-Kadmium-

  gnopfzellen, welche für-tragbare elektrische Geräte

  z.8.. transistorisierte Hörgeräte- immer mehr zur An

  wendung gelangen, sind. ebenfalls entsprechende Klein:

  laciegeräte oder Ladevorrichtüngen bekannt. Diese bekannten.

  K1einladegeräte sind meist derart beschaffen, daß die

  gnop:Ezellen während dem Ladevorgang in dafür vorgesehene

  .Aufnahmen oder Aussgarungen.unter strenger Beachtung

  der

  eingelegt oder eirgeschaben werden

  müssen. Ältere" in den äußeren Abmessungen-noch größere

  Knopfzellentypen wiesen daher meisten., eine asymetrische

  Formgebung auf, auf welche dann die Battereaufnahme-

  kammer sowohl im eigentlichen Gerät als auch im Lade-

  gerät abgestimmt waren und eine Verwechslung der- Polarität

  beim Einlegen der Zellen schon durch die mechanische-Färm-

  gebung der Batteriegehäuse- unmdglicbgemacht wurde.

  Neuerdings sind jedoch im Zuge: der allgemeinen Miniaturi-

  sierung derartiger tragbarer Kleingeräte z.B. Hörgeräte

  auch. die zum Betrieb dieser Geräte dienenden. Knopfzellen

  in ihren Abmessungen immer kleiner geworden und beitragen

  heut., nur noch wenige Millimeter. Außerdem. sind Knap:ffzellen

  in symmetrischer Ausführung und symmetrischem äußeren

  Aufbau bekannt geworden" da eine asymmetrische Formgebung

  bei derartigen Miniaturzellen infolge- der erreichten de-

  samtgrö-ßenurdnung: zum Zwecke der unverwechselbaren Pola-

  rität aus rein mechanischen Gründen nicht mehr ihren

  Zweck erfüllt

  Dabei entstehen jedoch bei der Auslegung der dafür er-

  forderlichen Aufladegeräte erhebliche Schwierigkeiten,:

  da diese meistens außer von Laien. auf de=m elektrischen

  Gebiet zumindest bei bekannten Ladern für Schwerhörigen.-

  geräte auch, in den meisten Fällen noch von älteren

  Menschen bedient oder benutzt werden. müssen, welche von

  der Materie- oft vollkommen.unvorbelastet sind. und. irr

  manchen Fällen dazu schlecht sehen noch sich sonst helfen

  können. In diesen Fällen stellt die Beachtung einer bestimm-

  ten Polung oder sönstigen Kennzeichnung der ladegesäte und

  der Knopfzellen zueinander eine erhebliche Anforderung an

  den Bedienenden dar und die-Fehlermöglichkeit beim Ein.-

  legen der Zelle ist naturgemäß groß.

  Wenn nun aber eine Verwechslung der Polarität beim Einlegen

  derartiger Zellen in das eigentliche Betriebsgerät sofort

  dadurch bemerkt wird,, daß° danach keine Funktion desselben.

  erfolgt und dadurch naturgemäß eine Veranlassung zur

  Korrektur der Zellen gegeben:. wird,-so . gibt es nach dem:

  Einlegen. derartiger Zellen in das Ladegerät nach- den bis-..

  herigen Stand. keine K'cntrollmögl,ic-hkeit einer

  einsetzenden Ladung,. au daß einmal die Gefahr einer fer-

  etörung der Zellen durch das F3iesaen eines

  mit falscher Falarät entstehtr zum. anderen nach Be-

  endigung des Ladevorganges. die erwarteten betrebefähigen

  Batterien. nich-b zur Verfügung stehen,. wodurch namentlich

  bei Hörgeräten dem Benutzer dfeaer unheä%ngt natwend:gea

  Hilfegeräten. unangenehme Stttua=tianen entetehen können.

  Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Wiederaufladevorrichtung in Verbindung mit einer elektrischen Schaltungsanordnung, welche die vorher beschriebenen Nachteile bestehender Ladevorrichtungen ausschaltet und wahlloses Einlegen der Knopfzellen ohne Beachtung einer Polaritätskennzeichnung gestattet, wobei in jeder 2olungsrichtung ein vorbestimmter gleichmäßiger Ladestrom durch die aufzuladen&e Zelle fließt. Die Abbildung 1 zeigt den Stromlaufplan der Ladeschaltung nach der Erfindung sowie die Batteriekammer zur Aufnahme der zu ladenden Zellen mit den Kontaktanordnungen zur Ladestromübertragung.
• Wie aus der Abbildung 1 hervorgeht, wird aus den Widerständen 1-- ¢ und den beiden Dioden 7 und 8 eine Doppelweggleichrichterschaltung gebildet, welche aus dem Netz an den Punkten 15 mit einer Wechselspannung von 220 V oder einer anderen Wechselspannung gespeist wird. Beträgt die Netzspannung wöniger als 220 V, beispielsweise nur 110 V oder 127 V, so wird der Schalter 13 kurzgeschlossen, so daß der Reststromkreis immer auf die Betriebsnetzspannung abgestimmt ist. Bei der vorliegenden Schaltung führt der Kontakt 9 eine positive Gleichspannung, während der Minuspol der Ladeschaltung zwischen den beiden Widerständen 3 und 4 entsteht. Die Batteriekammer enthält die Nickel-Kadmium-Knopfzelle 12, welche zum besseren Verständnis der Zeichnung im Schnitt dargestellt ist. Diese Knopfzelle 12 wird nunmehr nach der-vorliegenden Erfindung auf beiden Stirnseiten, welche entgegengesetztes Potential haben und den Plus- und Minuspol darstellen, von je einem elektrischen Kontakt 10 und 11 gefaßto Außerdem stellt ein weiterer Kontakt 9 einen Kontakt zum-zylindrischen Mantel der Knopfzelle her. Überfliesen Kontakt 9 gelangt die gleichgerichtete Ladespannung an den zylindrischen Mantel der Knopfzelle, welcher, wie aus der Zeichnung ersichtlich, positives Potential führt. Gleichzeitig wird aus der Abbildung 1 ersichtlich, daß die dem Kontakt 10 zugekehrte Stirnfläche der Knopfzelle das gleiche positive Potential führt wie der zylindrische Zellenmantel, da diese Stirnfläche den Boden des Mantelzylinders darstellt.
• Zwischen den Kontakten 9 und 10 wird demnach durch das Gehäuse der Knopfzelle eine elektrische Verbindung hergestellt, so daß nunmehr ein positiver Strom vom Kontakt 9 jiber Kontakt 10 und den Widerstand 5 zum Minuspol der Ladeschaltung fließt, welcher auf den eigentlichen Ladevorgang ohne Einwirkung bleibt.
• Wie aus der Abbildung 1 weiter ersichtlich, fließt jedoch der eigentliche Ladestrom vom Kontakt 9 ausgehend durch

  die Knopfzelle über den auf dem Minuspol der Zelle

  aufliegenden Kontakt 11 und den in diesem Stromkreis liegenden Widerstand 6 zum Minuspol der Ladeschaltung. Die beiden Widerstände 5 und 6 dienen lediglich zur Entkopplung zwischen den Kontakten 10 und 11 und der Plus- und Minusseite der Zelle. Nach dieser Kontakt-und Schaltungsanordnung, gemäß der vorliegenden Erfindung, kann, wie die Abbildung 2 die Knopfzelle auch in umgekehrter Richtung, wie vorher beschrieben, in die Batteriekammer 14 eingelegt werden, ohne daß in der vorbestimmten Ladung eine Veränderung der Ladestromstärke oder der Ladestromrichtung eintritt. Wie aus der Abbildung 2 hervorgeht, entsteht nunmehr eine leitende elektrische Verbindung über den Mantel der Zelle zwischen dem Kontakt 9 und 11. welches zu einem Stromfluß übenden Zweigwiderstand 6 führt. Der eigentliche Ladestrom fließt jetzt von Kontakt 9 durch die Zelle über Kontakt 10 und Widerstand 5 zum Minuspol der Schaltung.
• Bei richtiger Dimensionierung aller elektrischen Schaltelemente und bei richtigr Abstimmung der Vorwiderstände auf den zulässigen oder gewünschten Ladestrom für die verwendeten Zellen wird somit gleiche Aufladezeit bei bei gleichem Aufladestrom erreicht, ganz gleich in welcher Richtung die Zelle in das Ladegerät eingelegt Wurde.
• Es wird ersichtlich, daß der Boden des Erfindungsgedankens nicht verlassen wird,-wenn Abänderungen der Schaltüng-in gewissem Umfang vorgenommen werden und beispielsweise statt der im Ausführungsbeispiel angegebenen Doppelweggleichrichterschaltung nur eine Einweggleichrichtung angewandt werden oder anstelle der Widerstände 1 und 2 entsprechende Kapazitäten als Vorwiderstand zur Reduzierung der Netzäpannung eingesetzt werden. Selbstverständlich lassen sich beiangepaßter Dimensionierung der elektrischen Schaltelemente auch 2 oder eine sonstige beliebige Anzahl` von Zellen parallel aufladen, wobei an keiner Beachtung der Polarität beim Einlegen der Zellen man gebunden ist.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e Ladeeinrichtung und elektrische Schaltungsanordnung zum Wiederaufladen von Kleinakkumulatoren, z.B. Nickel-Kadmium-Knopfzellen, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine geeignete Kontaktanordnung von mindestens drei Kontakten" elektrische Verbindungen zu dem zylindrischen Mantel der Knopfzelle und beiden Stirnseiten derselben hergestellt werden und sich somit bei jeder beliebigen Polung der Knopfzelle über die beschriebenen Kontakte und die in Reihe mit diesen beiden Kontakten angeordneten Entkopplungswiderständen 5 und 6 zwei, vom positiven Pol 9 der Ladeschaltung ausgehende elektrische Zweigströme einstellen, wobei davon immer einer der beiden Zweigströme in der Laderichtung durch die Zelle fließt und die Wiederauflädung bewirkt, während der zweite Zweigstrom ohne Wirkung auf den Ladevorgang bleibt. Anspruch 2 ooo..oo..o. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Laden dienende gleichgerichtete Spannung mittels eines Einweggleichrichters gleichgerichtet wird. Anspruch 3 ......oo nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwiderstände der Ladeschaltung zum Anpassen der Netzspannung an die Ladespannung bei Betrieb am Wechselstromnetz durch Kondensatoren gebildet werden.