DE19822242A1

DE19822242A1 - Batterieladeeinrichtung

Info

Publication number: DE19822242A1
Application number: DE19822242A
Authority: DE
Inventors: Udo Herrmann; Berthold Haecker
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-11-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden einer mit einem elektrischen Verbraucher in elektrisch leitender Verbindung stehenden Batterie. Hierbei wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie automatisch unterbrochen, wenn die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie hergestellt wird (Figur 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum Laden einer einen elektrischen Ver braucher versorgenden Batterie mit einem elektrischen Anschluß für den Verbraucher, einem Batterieanschluß für die Batterie, einem Ladeanschluß für einen mit einem Ladegerät verbundenen Ladestecker und herstellbaren elektrischen Verbindungen zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß sowie zwischen dem Ladeanschluß und dem Batterieanschluß. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Laden einer mit einem elektrischen Verbraucher in elektrisch leitender Verbindung stehenden Batterie, bei dem die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie unterbrochen und eine elek trisch leitende Verbindung zwischen einem Ladegerät und der Batterie hergestellt wird.

Zum Laden einer den Motor eines Elektrofahrzeugs versorgenden Batterie wird zunächst die Batterie von dem Stromkreis der Elektromotorsteuerung getrennt und danach eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Batterie und einem Lade gerät hergestellt. Die Trennung der Batterie von dem Elektromotor erfolgt üblicher weise durch Lösen der Steckverbindung mittels der die Batterie in den Stromkreis des Elektromotors geschaltet ist.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 297 03 767 U1 ist eine Notabschaltvor richtung zum Trennen eines an dieser Vorrichtung anliegenden Elektromotor- und Batterieanschlusses bekannt, in die ferner ein Ladegerätanschluß integriert ist. Durch Betätigung der Notabschaltvorrichtung wird die Verbindung zwischen dem Elektro motor- und dem Batterieanschluß sowie zwischen dem Elektromotor- und dem Lade gerätanschluß unterbrochen, während die Verbindung zwischen dem Ladegerät anschluß und dem Batterieanschluß bestehen bleibt. Beim Laden der Batterie muß zunächst mittels der Notabschaltvorrichtung die Batterie vom Elektromotor getrennt werden, bevor in einem zweiten Schritt das Ladegerät mit dem Ladegerätanschluß verbunden wird.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Ladeeinrichtung sowie ein entsprechen des Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, die ein sicheres und opti miertes Laden der Batterie erlauben.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig dadurch gelöst, daß eine Kopplung zwischen der Verbindung zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batteriean schluß und der Verbindung zwischen dem Ladeanschluß und dem Batterieanschluß vorgesehen ist, so daß die Verbindung zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß zwangsläufig unterbrochen ist, wenn die Verbindung zwischen dem Ladeanschluß und dem Batterieanschluß hergestellt ist.

Die verschiedenen elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen für die Batterie, das Ladegerät und den Verbraucher sind erfindungsgemäß nicht unabhän gig voneinander herstellbar, sondern stehen in einer solchen Beziehung zueinander, daß der Batterieanschluß automatisch von dem Anschluß für den Verbraucher ge trennt wird, wenn das Ladegerät angeschlossen wird. Durch die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung werden so die beiden bisher notwendigen Verfahrensschritte beim Batterieladen, nämlich einerseits das Trennen von Batterie und elektrischem Verbrau cher und andererseits das Verbinden des Ladegeräts mit der Batterie, zu einem einzi gen Verfahrensschritt kombiniert. Die Ladeeinrichtung weist hierzu beispielsweise zwei Schalter auf, die sich zum einen in dem die Batterie mit dem Verbraucher ver bindenden Stromkreis und zum anderen in dem die Batterie mit dem Ladegerät ver bindenden Stromkreis befinden und die beim Anschließen des Ladegeräts an den Ladeanschluß automatisch betätigt werden.

Vorzugsweise ist eine derartige Kopplung zwischen der Verbindung zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß und der Verbindung zwi schen dem Ladeanschluß und dem Batterieanschluß vorgesehen, daß die Verbin dung zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß unter brochen bleibt, wenn, beispielsweise nach Beendigung des Ladevorganges, die elek trisch leitende Verbindung zwischen dem Ladeanschluß und dem Batterieanschluß wieder unterbrochen wird.

Es ist aber auch günstig, wenn die Verbindung zwischen dem Anschluß für den Ver braucher und dem Batterieanschluß wieder hergestellt wird, sobald die Verbindung zwischen dem Ladeanschluß und dem Batterieanschluß wieder unterbrochen wird, da der Verbraucher so wieder schneller in Betrieb genommen werden kann.

Aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, eine mechanische Kopplung vorzusehen, d. h. einen Schalter in der Verbindungsleitung zwischen dem Batterieanschluß und dem Anschluß für den Verbraucher einzusetzen, der mit einem zweiten Schalter in der Verbindungsleitung zwischen der Batterieanschluß und dem Ladeanschluß mecha nisch verbunden ist. Es hat sich aber auch als günstig erwiesen, eine elektrische Kopplung, beispielsweise in Form eines elektromechanischen Relais, zu verwenden.

Aus Kostengründen ist es sinnvoll, die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung in bereits vorhandene Komponenten zu integrieren. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen weist der den Verbraucher, in diesem Fall den Elektromotor, beinhaltende Stromkreis häufig einen Notausschalter auf, durch den in Gefahrensituationen der Verbraucher schnell und sicher von der Batterie getrennt werden kann. Von Vorteil wird nunmehr der Not ausschalter auch beim Ladevorgang zur Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß verwendet. Die Lade einrichtung und der Notausschalter werden so miteinander gekoppelt, daß durch das Anschließen des Ladegeräts an den Ladeanschluß der Notausschalter betätigt und die Verbindung zwischen der Batterie und dem Verbraucher unterbrochen wird.

Von Vorteil ist in diesem Fall der Ladeanschluß mit dem Notausschalter mechanisch verbunden und die Bewegungsrichtung des Ladesteckers beim Anschluß an den Ladeanschluß entspricht der Betätigungsrichtung des Notausschalters. Dadurch wird gewährleistet, daß beim Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluß durch die Bewegung des Ladesteckers der Notausschalter, der mit dem Ladeanschluß mechanisch verbunden ist, betätigt und die elektrische Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie unterbrochen wird.

Es hat sich auch als günstig erwiesen, den Ladeanschluß mit einer Abdeckung zu versehen, die so ausgeführt ist, daß die Verbindung zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß zwangsläufig unterbrochen wird, wenn die Abdeckung entfernt oder geöffnet wird. Die Kopplung zwischen der Abdeckung und der elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß kann direkt, indirekt, mechanisch oder elektrisch sein. Es ist bei spielsweise möglich, einen elektrischen Fühler vorzusehen, der erkennt, ob die Ab deckung offen oder geschlossen ist und je nachdem die Verbindung zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß öffnet oder schließt. Ebenso kann die Abdeckung, z. B. ein Klappdeckel, beim Öffnen auf den Notausschalter drücken und diesen betätigen.

Neben der Vorrichtung bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Laden einer mit einem elektrischen Verbraucher in elektrisch leitender Verbindung stehen den Batterie, bei dem die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie unterbrochen und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Ladegerät und der Batterie hergestellt wird.

Erfindungsgemäß wird hierbei die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ver braucher und der Batterie automatisch unterbrochen, wenn die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie hergestellt wird.

Vorzugsweise wird erst die Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie unterbrochen und danach die Verbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie fertiggestellt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Verbraucher zu Beginn des Ladevorganges sicher von der Batterie und dem Ladegerät getrennt ist.

Vielfach ist die Batterie über eine Steck- oder Schraubverbindung, z. B. einen Batte riestecker, in den Stromkreis des Verbrauchers geschaltet. Bisher ist es notwendig, zunächst den Batteriekasten zu öffnen und den Batteriestecker abzuziehen, bevor das Ladegerät an die Batterie angeschlossen werden kann. Erfindungsgemäß ist es daher von Vorteil, wenn die Steck- oder Schraubverbindung auch während des Lade vorganges bestehen bleibt und der Verbraucher anderweitig elektrisch von der Batte rie abgekoppelt wird. Dadurch wird der Ladevorgang erheblich vereinfacht und be schleunigt.

Aus Sicherheitsgründen hat es sich als günstig erwiesen, wenn nach Beendigung des Ladevorganges, d. h. wenn das Ladegerät wieder von der Batterie getrennt wird, die Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie weiterhin unterbrochen bleibt.

Aus ökonomischen Gründen ist es günstig, wenn nach Beendigung des Ladevorgan ges, d. h. wenn das Ladegerät wieder von der Batterie getrennt wird, die Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie wieder hergestellt wird, da der Verbrau cher wieder schneller zum Einsatz kommen kann.

Befindet sich im Stromkreis des Verbrauchers ein Notausschalter, mit dem die elek trisch leitende Verbindung zwischen der Batterie und dem Verbraucher unterbrochen werden kann, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie mittels des Notausschalters zu unterbrechen, wenn die Verbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie hergestellt wird.

Von Vorteil wird der Ladestecker beim Anschluß an den Ladeanschluß in der Betäti gungsrichtung des Notausschalters bewegt, so daß dabei automatisch der Notaus schalter betätigt und die elektrische Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie unterbrochen wird.

Die Erfindung wird bevorzugt zum Laden einer mit einem Elektromotor in elektrisch leitender Verbindung stehenden Batterie, besonders bevorzugt zum Laden einer mit einem Elektromotor eines Flurförderzeugs, insbesondere eines Gabelstaplers, in elektrisch leitender Verbindung stehenden Batterie eingesetzt.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 das elektrische Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung der mechanischen Komponenten der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch das elektrische Schaltbild eines von einem Elektromotor 1 angetriebenen Elektrostaplers. Die den Motor 1 versorgende Batterie 2 ist über Batte riestecker 3 in den Stromkreis des Fahrzeugs geschaltet. Der Motorstromkreis ist aus Sicherheitsgründen mit einem Notausschalter 4 versehen. Ferner sind über die Schalter 5 zwei Ladeanschlüsse 6, an die ein Ladegerät 7 mittels eines Ladesteckers 8 angeschlossen werden kann, mit der Batterie 2 verbindbar.

Im normalen Fahrbetrieb ist der Notausschalter 4 geschlossen und die Schalter 5 sind geöffnet, so daß der Elektromotor 1 mit der Batterie 2 verbunden ist und die Ladean schlüsse 6 vom Motorstromkreis getrennt sind. Wird nun der Ladestecker 8 in die Ladeanschlüsse 6 gesteckt, so wird der Notausschalter 4 automatisch in die Lade position geschaltet. In der Ladeposition ist Schalter 4 geöffnet, so daß der Elektro motor 1 von der Batterie 2 getrennt ist, und die Schalter 5 sind geschlossen, wodurch der das Ladegerät 7 und die Batterie 2 umfassende Stromkreis geschlossen wird. Beim Ziehen des Ladesteckers 8 wird der Notausschalter 4 in der geöffneten Position belassen.

In Fig. 2 ist die Erfindung im Detail dargestellt. Die Ladeeinrichtung beinhaltet zwei Kontaktebenen 4 und 5. Die untere Ebene 4 realisiert die Notausfunktion und besteht aus einem verstellbaren Kontaktelement 16, welches über den Stößel 9 mechanisch fest mit dem Betätigungsknopf 10 verbunden ist, und einem Batterieanschluß 17 sowie einem Motoranschluß 18. Je nach Position des Kontaktelementes 16 sind der Batterieanschluß 17 und der Motoranschluß 18 elektrisch leitend verbunden oder getrennt.

Die obere Kontaktebene besitzt zwei Schalter 5, die aus je einem festen Kontakt element 11 sowie einem verschiebbar auf dem Stößel 9 gelagerten Kontaktelement 12 bestehen. Das Kontaktelement 12 ist zwischen einem oberen Gehäuseanschlag 13 und einem unteren Endanschlag 14 frei auf dem Stößel 9 bewegbar. Mittels einer Rückholfeder 15 werden die Kontaktelemente 12 gegen den oberen Gehäusean schlag 13 gezogen, so daß außer im Ladebetrieb die Schalter 5 stets geöffnet sind.

Im Normalbetrieb sind die Schalter 4 der unteren Kontaktebene geschlossen und die Schalter 5 der oberen Kontaktebene geöffnet. Der Elektromotor 1 ist mit der Batterie 2 verbunden, der Notausschalter 4 nicht betätigt. Wird der Notausschalter durch Drücken des Betätigungsknopfes 10 betätigt, so wird aufgrund der mechanischen Kopp lung der unteren Ebene 4 mit dem Betätigungsknopf 10 sofort Schalter 4 geöffnet und der Motor 1 von der Batterie 2 getrennt. Die oberen Schalter 5 sind weiterhin geöffnet, da das Kontaktelement 12 durch die Feder 15 so an den oberen Gehäuseanschlag 13 gezogen wird, daß zwischen den Kontaktelementen 11 und 12 ein Abstand ver bleibt.

Wenn in der Normalposition der Ladeeinrichtung der Ladestecker 8 auf die Ladean schlüsse 6 gesteckt wird, werden die Kontaktelemente 12 zunächst bis auf den Endanschlag 14 gedrückt. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Ladesteckers 8 und somit der Kontaktelemente 12 bis zum Schließen der Schalter 5 wird der Stößel 9 mitbewegt und so der Schalter 4 geöffnet. Durch das Stecken des Ladesteckers auf die Ladeanschlüsse 6 wird so der Notausschalter 4 zwangsweise betätigt und das Fahrzeug abgeschaltet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Motor 1 beim Ladevorgang nicht in Betrieb genommen werden kann. Der Notausschalter 4 wird hierbei über einen Federmechanismus in der Aus-Position gehalten.

Nachdem der Ladevorgang abgeschlossen ist, wird der Ladestecker 8 wieder gezo gen, wodurch die beweglichen Kontaktelemente 12 infolge der Federkraft 15 gegen den oberen Gehäuseanschlag 13 gedrückt werden. Der Schalter 4 und der Stößel 9 verbleiben dagegen in ihrer Position, da durch die Verschiebbarkeit der Kontaktele mente 12 auf dem Stößel 9 eine Entkoppelung von Ladestecker 8 und den die Not ausfunktion darstellenden Schalter 4 realisiert wird. Beim Ziehen des Ladesteckers 8 wird deshalb der Notausschalter nicht zwangsweise eingeschaltet.

Claims

1. Ladeeinrichtung zum Laden einer einen elektrischen Verbraucher versorgenden Batterie mit einem elektrischen Anschluß für den Verbraucher, einem Batteriean schluß für die Batterie, einem Ladeanschluß für einen mit einem Ladegerät ver bundenen Ladestecker und herstellbaren elektrischen Verbindungen zwischen dem Anschluß für den Verbraucher und dem Batterieanschluß sowie zwischen dem Ladeanschluß und dem Batterieanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopplung zwischen der Verbindung zwischen dem Anschluß (18) für den Verbraucher (1) und dem Batterieanschluß (17) und der Verbindung zwischen dem Ladeanschluß (6) und dem Batterieanschluß (17) vorgesehen ist, so daß die Verbindung zwischen dem Anschluß (18) für den Verbraucher (1) und dem Batte rieanschluß (17) zwangsläufig unterbrochen ist, wenn die Verbindung zwischen dem Ladeanschluß (6) und dem Batterieanschluß (17) hergestellt ist.

2. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung so ausgeführt ist, daß die Verbindung zwischen dem Anschluß (18) für den Verbrau cher (1) und dem Batterieanschluß (17) unterbrochen bleibt, wenn die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ladeanschluß (6) und dem Batterieanschluß (17) wieder unterbrochen wird.

3. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine starre Kopplung vorgesehen ist, so daß die Verbindung zwischen dem Anschluß (18) für den Verbraucher (1) und dem Batterieanschluß (17) wieder hergestellt wird, wenn die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ladeanschluß (6) und dem Batterieanschluß (17) wieder unterbrochen wird.

4. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Kopplung (9) vorgesehen ist.

5. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Kopplung vorgesehen ist.

6. Ladeeinrichtung mit einem Notausschalter zur Trennung des Batterieanschlusses von dem Anschluß für den Verbraucher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der Notausschalter zur Unterbrechung der Verbin dung zwischen dem Anschluß (18) für den Verbraucher (1) und dem Batterie anschluß (17) vorgesehen ist.

7. Ladeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lade anschluß (6) mit dem Notausschalter (4) mechanisch verbunden ist und daß die Bewegungsrichtung des Ladesteckers (8) beim Anschluß an den Ladeanschluß (6) der Betätigungsrichtung des Notausschalters (4) entspricht.

8. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß der Ladeanschluß (6) unter einer Abdeckung liegt, bei deren Öffnung die Verbindung zwischen dem Anschluß (18) für den Verbraucher (1) und dem Batterieanschluß (17) zwangsläufig unterbrochen wird.

9. Verfahren zum Laden einer mit einem elektrischen Verbraucher in elektrisch leitender Verbindung stehenden Batterie, bei dem die elektrisch leitende Ver bindung zwischen dem Verbraucher und der Batterie unterbrochen und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Ladegerät und der Batterie her gestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Verbraucher (1) und der Batterie (2) automatisch unterbrochen wird, wenn die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ladegerät (7) und der Batterie (2) hergestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß erst die Verbindung zwischen dem Verbraucher (1) und der Batterie (2) unterbrochen und danach die Verbindung zwischen dem Ladegerät (7) und der Batterie (2) hergestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10 zum Laden einer Batterie, die über eine Steck- oder Schraubverbindung (3) in den Stromkreis eines elektri schen Verbrauchers geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steck- oder Schraubverbindung (3) nicht gelöst wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Verbraucher (1) und der Batterie (2) unterbrochen bleibt, wenn die Verbindung zwischen dem Ladegerät (7) und der Batterie (2) wieder unterbrochen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Verbraucher (1) und der Batterie (2) wieder hergestellt wird, wenn die Verbindung zwischen dem Ladegerät (7) und der Batterie (2) wie der unterbrochen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 zum Laden einer mit einem elektri schen Verbraucher in elektrisch leitender Verbindung stehenden Batterie mit einem Ladegerät, wobei die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Batterie und dem Verbraucher mittels eines Notausschalters unterbrochen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Verbraucher (1) und der Batterie (2) mittels des Notausschalters (4) unterbrochen wird, wenn die Ver bindung zwischen dem Ladegerät (7) und der Batterie (2) hergestellt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladesteckers (8) beim Verbinden mit dem Ladeanschluß (6) in der Betätigungsrichtung des Not ausschalters (4) bewegt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15 zum Laden einer mit einem Elek tromotor (1) in elektrisch leitender Verbindung stehenden Batterie (2).

17. Verfahren nach Anspruch 16 zum Laden einer mit einem Elektromotor (1) eines Flurförderzeugs, insbesondere eines Gabelstaplers, in elektrisch leitender Ver bindung stehenden Batterie (2).