DE19817423A1 - Akkupack - Google Patents

Akkupack

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere für ein batteriebetriebenes Elektrowerkzeug, mit einem Plus-Kontakt (10), einem Minus-Kontakt (6) und einem Steuerkontakt (8), der über ein temperaturabhängiges Steuerelement (16) mit einem der beiden anderen Kontakte innerhalb des Akkus verbunden ist, und mit einem Codiermittel (22), mittels dessen unter Verwendung einer Steuerschaltung (28) in einem Ladegerät (4) erkannt werden kann, um welche Art von Akkupack es sich handelt, wenn der Akkupack (2) zum Aufladen mit dem Ladegerät (4) verbunden wird; um den Akkupack wirtschaftlicher herstellen zu können, wird dieser erfindungsgemäß so ausgebildet, daß das Codiermittel (22) mit dem Steuerkontakt (8) verbunden ist und über diesen an die Steuerschaltung (28) eines Ladegeräts (4) gelegt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere für ein batteriebetriebenes Elektrowerkzeug, mit einem Plus- Kontakt, einem Minus-Kontakt und einem Steuerkontakt, der über ein temperaturabhängiges Steuerelement mit einem der beiden anderen Kontakte innerhalb des Akkus verbunden ist, und mit einem Codiermittel, mittels dessen unter Verwendung einer Steuerschaltung in einem Ladegerät erkannt werden kann, um welche Art von Akkupack es sich handelt, wenn der Akkupack zum Aufladen mit dem Ladegerät verbunden wird.
Ein derartiger Akkupack für batteriebetriebene Elektrowerkzeuge ist bekannt. Es werden beispielsweise Nickel-Kadmium-Zellen oder Nickel-Metall-Hydrid-Zellen verwendet. Die verschiedenen Zellen müssen aber in unterschiedlicher Weise unter Berücksichtigung ihrer zulässigen Ladewerte der jeweiligen Zelle geladen werden. Ein Ladegerät, welches Akkupacks mit verschiedenen Zellen aufladen können soll, muss daher erkennen können, welche Art von Zellen ein Akkupack umfasst.
Hierzu ist es bekannt, als Codiermittel an dem Akkupack einen weiteren Kontakt mit einem Codierwiderstand vorzusehen, welcher die Art der Zelle und/oder die zum Aufladen der Zelle erforderliche Nennspannung codiert. Diese Codierung wird dann über eine geeignete Schaltung in dem zugehörigen Ladegerät erkannt und in entsprechender Weise wird der Ladevorgang durch das Ladegerät gesteuert.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Akkupack der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass er wirtschaftlicher hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Akkupack der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Codiermittel mit dem vorhandenen Steuerkontakt verbunden ist und über diesen an die Steuerschaltung eines Ladegeräts gelegt werden kann.
Dadurch, dass der vorhandene Steueranschluss, welcher mit dem temperaturabhängigen Steuerelement zusammenwirkt, um den Ladestrom bei ansteigender Temperatur herabzusetzen, abzuschalten oder ein Aufladen des Akkupacks nur innerhalb eines Temperaturfensters von etwa 0 bis 50°C zuzulassen, zusätzlich zur Erkennung des Akkutyps verwendet wird, kann der weitere vierte Kontakt des bekannten. Akkupacks wegfallen. Hierdurch wird die Herstellung des Akkupacks einfacher und preisgünstiger.
In besonders vorteilhafter Weise kann das Codiermittel von einem elektronischen Bauteil, vorzugsweise einem Kondensator, gebildet sein, der parallel zu dem temperaturabhängigen Steuerelement geschaltet ist.
Bei dem temperaturabhängigen Steuerelement handelt es sich beispielsweise um einen temperaturabhängigen Widerstand, insbesondere einen NTC-Widerstand.
Durch die Verwendung von elektronischen Bauelementen mit bestimmten Kenngrößen, insbesondere Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitäten, lässt sich z. B. die Zellenspannung verschiedener Akkupacks codieren. Insofern erfasst die Erfindung auch ein System von Akkupacks mit den Merkmalen des Anspruchs 4, wonach durch die Wahl der Kenngröße eines jeweiligen Bauelements die jeweilige Batteriespannung eines jeweiligen Akkupacks codiert ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein System bestehend aus einem Ladegerät mit einer entsprechenden Steuerschaltung und einem wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Akkupack.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
die Figur eine schematische Darstellung der Schaltung eines Akkupacks und eines Ladegeräts.
Die Figur zeigt schematisch die Schaltung eines erfindungsgemäßen Akkupacks 2 für ein Elektrohandwerkzeug und die Schaltung eines Ladegeräts 4 für den Akkupack 2. Akkupack 2 und Ladegerät 4 sind zum Aufladen miteinander verbunden.
Der Akkupack 2 umfasst einen Plus-Kontakt 10, einen Minus- Kontakt 6 und einen Steuerkontakt 8. Der Plus-Kontakt 10 führt zur positiven Elektrode 11 einer in Reihe geschalteten Batteriezellenanordnung 12, und der Minus- Kontakt 6 führt zu deren negativer Elektrode 13. Der Steuerkontakt 8 ist über ein temperaturabhängiges Steuerelement 16 in Form eines NTC-Widerstands 18 mit dem Minus-Kontakt 6 (Masse) des Akkupacks 2 verbunden. Parallel zu dem NTC-Widerstand 18 ist ein Kondensator 20 geschaltet, dessen Funktion nachfolgend im Einzelnen beschrieben werden wird.
Das Ladegerät 4 umfasst einen zum Laden des Akkupacks 2 mit dem Plus-Kontakt 10 des Akkupacks 2 verbundenen Plus- Anschluss 14 sowie einen Masseanschluss 24, der, wie in der Figur dargestellt, mit dem Minus-Kontakt des Akkupacks 2 verbunden ist. Der Steuerkontakt 8 ist mit einem Steueranschluss 26 des Ladegeräts 4 verbindbar.
Der Ladestrom und die Ladecharakteristik werden durch eine elektronische Steuerschaltung 28 innerhalb des Ladegeräts 4 vorgegeben, von der lediglich ein IC-Bauteil 30 mit Widerständen R2, R3 und R4 dargestellt ist.
Der Steueranschluss 26 ist über den Widerstand R2 an einen Messeingang 32 des IC-Bauteils 30 gelegt. Zwischen dem Widerstand R2 und dem Steueranschluss 26 ist ein 5 Volt führender Anschluss 34 des IC-Bauteils 30 über den Widerstand R3 angeschlossen. Dieser Knotenpunkt ist über den Widerstand R4 mit einem Schaltanschluss 36 des IC- Bauteils verbunden.
Der Widerstand R3 und der NTC-Widerstand 18 (im folgenden R1) bilden einen Spannungsteiler. Über den Widerstand R2 kann daher die Spannung am Messeingang 32, welche an R1 abfällt und damit die Temperatur von R1 und des Akkupacks 2 ermittelt werden. Es kann dann mittels der Steuerschaltung 28 entschieden werden, ob der Akkupack zum Aufladen zu kalt oder zu warm ist oder ob die Temperatur innerhalb des zum Laden geeigneten Temperaturfensters von etwa 0 bis 50°C liegt.
Derselbe Steuerkontakt 8 des Akkupacks wird nach der Erfindung auch dazu verwandt, weitere Informationen über den Akkupack an die Steuerschaltung 28 des Ladegeräts 4 zu geben. Der Kondensator 20 bildet dabei ein Codiermittel 22 für den Akkupack. Durch die Wahl des Kondensators 20 und dessen Kapazität wird die Information über die Art der Batteriezellen codiert, nämlich ob es sich dabei um Nickel- Kadmium-Zellen oder um Nickel-Metall-Hydrid-Zellen handelt, die jeweils eine unterschiedliche Ladecharakteristik erfordern. Wenn also in der vorstehend beschriebenen Weise zunächst die Temperatur des Akkupacks 2 ermittelt wurde, wird anschließend der Schaltanschluss 36 durch das IC- Bauteil 30 mit Masse (Minus-Anschluss 24) des Ladegeräts 4 verbunden. Der Widerstand R4 ist gegenüber dem Widerstand R3 niederohmig und wirkt nun als Entladewiderstand des Kondensators 20. Nach Entladung des Kondensators 20 wird der Schaltanschluss 36 wieder von Masse getrennt. Daraufhin wird der Kondensator 20 erneut über den 5 Volt-Anschluss 34 und R3 aufgeladen. Währenddessen wird der zeitliche Verlauf der Ladespannung am Messeingang 32 über den Widerstand über den Widerstand R2 an das IC-Bauteil 30 gegeben, welches anhand der Spannung/Zeit-Charakteristik erkennt, ob ein Kondensator 20 parallel zu R1 vorgesehen ist und wenn ja, wie groß dessen Kapazität ist. Hieraus kann dann ermittelt werden, um welche Art von Akkupack es sich handelt. In entsprechender Weise wird über das IC-Bauteil 30 die nur teilweise dargestellte Steuerschaltung 28 angesteuert, um den Ladevorgang des Akkupacks 2 in entsprechender vorbestimmter Art und Weise zu steuern.
Wenn beispielsweise über den Messeingang 32 festgestellt wird, dass keine kapazitive Größe parallel zu dem Widerstand R1 des Akkupacks 2 geschaltet ist, so erkennt das Ladegerät, dass es sich um einen an sich üblichen Nickel-Kadmium-Akkupack handelt, so dass eine dem Akkupack entsprechende Ladecharakteristik verwendet werden kann. Wird jedoch ein auf eine Kondensator-Kennlinie zurückzuführender Spannungsanstieg am Messeingang 32 festgestellt, so wird auf einen Nickel-Metall-Hydrid- Akkupack geschlossen. Anhand der ermittelbaren Kapazität des Kondensators 20 können weitere Einzelheiten des Ladevorgangs aus dem Akkupack 2 "ausgelesen" werden und in der Steuerschaltung 28 vorbestimmte Steuervorgänge auslösen.
Es versteht sich, dass sich auf die vorstehend beschriebene Weise auch andere als die vorstehend beschriebenen Merkmale codieren lassen.
Um zu verhindern, dass Akkupacks mit Nickel-Metall-Hydrid- Zellen in einem "alten" Ladegerät aufgeladen werden, welches über die vorstehend beschriebene Erkennungsschaltung nicht verfügt, empfiehlt es sich, bei diesen "neuen" Akkupacks ein Sperrelement, beispielsweise in Form eines quer zur Einsteckrichtung erstreckten Vorsprungs, einer Nase oder dergleichen vorzusehen, um zu verhindern, dass ein derartiger "neuer" Akkupack in ein "altes" Ladegerät eingesteckt werden kann.

Claims (5)

1. Akkupack, insbesondere für ein batteriebetriebenes Elektrowerkzeug, mit einem Plus-Kontakt (10), einem Minus-Kontakt (6) und einem Steuerkontakt (8), der über ein temperaturabhängiges Steuerelement (16) mit einem der beiden anderen Kontakte innerhalb des Akkus verbunden ist, und mit einem Codiermittel (22), mittels dessen unter Verwendung einer Steuerschaltung (28) in einem Ladegerät (4) erkannt werden kann, um welche Art von Akkupack es sich handelt, wenn der Akkupack (2) zum Aufladen mit dem Ladegerät (4) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Codiermittel (22) mit dem Steuerkontakt (8) verbunden ist und über diesen an die Steuerschaltung (28) eines Ladegeräts (4) gelegt werden kann.
2. Akkupack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Codiermittel (22) von einem elektronischen Bauteil gebildet ist, das parallel zu dem temperaturabhängigen Steuerelement (16) geschaltet ist.
3. Akkupack nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil ein Kondensator (20) ist.
4. Akkupack nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Steuerelement (16) ein temperaturabhängiger Widerstand (18) ist.
5. System von Akkupacks nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wahl der Kenngröße eines jeweiligen elektronischen Bauteils die jeweilige Batteriespannung eines jeweiligen Akkupacks codiert ist.
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