DE202007016545U1

DE202007016545U1 - Akkumulatorschaltung für ein Ladegerät oder einen Verbraucher

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Publication number: DE202007016545U1
Application number: DE202007016545U
Authority: DE
Original assignee: Sanyo Components Europe GmbH
Current assignee: Sanyo Energy Europe Corp GmbH
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: DE102008058992A1

Abstract

Akkumulatorschaltung (A), die an ein Ladegerät (L) oder einen Verbraucher (V) angeschlossen ist, mit
• einem Akkumulator (8),
• einem ersten Sensorschalter (3), mit dem ein bestimmter Ladezustand des Akkumulators (8) nach außen signalisierbar ist, wobei beim Auftreten des bestimmten Ladezustands das Ladegerät (L) das Laden oder der Verbraucher (V) das Entladen des Akkumulators (8) beendet, und
• einer Anschlussklemme (9), die von außen, insbesondere vom Ladegerät (L) oder dem Verbraucher (V) aus, zugänglich ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Akkumulatorschaltung (A) weiterhin umfasst:
• einen Widerstand (1), der den Akkumulator (8) spezifiziert,
wobei der Akkumulator (8) durch Messung des Widerstandes (1) an der Anschlussklemme (9) von außen spezifizierbar ist,
wobei der bestimmte Ladezustand des Akkumulators (8) an der Anschlussklemme (9) von außen messbar ist.

Description

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Akkumulatorschaltung für ein Ladegerät oder einen Verbraucher mit einem Akkumulator, einem Widerstand, der den Akkumulator spezifiziert, einer Anschlussklemme und einem ersten Sensorschalter zum Signalisieren eines bestimmten Ladezustands des Akkumulators.
Akkumulatoren werden in einer Vielzahl elektrischer Geräte eingesetzt, beispielsweise in Telefonen, Bohrmaschinen oder elektrischen Rasenmähern. Ihre Eigenschaften, insbesondere ihre Lebensdauer, wird maßgeblich durch ihre sachgemäße Nutzung beeinflusst.
Es sind eine Vielzahl solcher Akkumulatoren bekannt, die zwar häufig baugleich sind, aber eine andere chemische Zusammensetzung aufweisen, beispielsweise NiCd (Nickel-Cadmium-Zellen), NiMH (Nickel-Metallhydrid-Zellen), Li-Ion (Lithium-Ionen-Zellen) oder LiPo (Lithium-Polymer-Zellen) und weitere. Aufgrund der verschiedenen chemischen Prozesse in diesen Akkumulatoren können ihre Eigenschaften erheblich differieren.
Die Auswirkungen von Fehlbedienungen eines Akkumulators durch einen Nutzer, beispielsweise zu weites Entladen oder sogar Tiefentladen, dauerhafte Nutzung eines nur teilweise geladenen Akkumulators, Überladung des Akkumulators oder das Laden mit zu hohem Strom, haben unterschiedliche Auswirkungen auf die verschiedenen Akkumulatoren und führen teilweise zu Schäden oder sogar zur Zerstörung des Akkumulators. Dabei sind die Betriebsgrenzen der Akkumulatoren, an denen solche Schäden auftreten, vom verwendeten Akkumulator abhängig.
Um insbesondere Schäden, die durch zu hohe Temperaturen am Akkupack auftreten, zu vermeiden, offenbart die Druckschrift EP 1 612 907 A2 ein Akkupack für Elektrohandwerkzeugmaschinen mit einem analogen Temperatursensor mit negativem Temperaturkoeffizienten, wobei bei Auftreten eines Notfallereignisses eine unendlich hohe Temperatur mittels des Temperatursensors simuliert wird, wodurch ein Leistungsschalter einen Strompfad unterbricht, so dass das Akkupack nicht weiter geladen oder nicht weiter entladen wird.
Aufgabe der Neuerung ist es, eine Akkumulatorschaltung für ein Ladegerät oder einen Verbraucher zu schaffen, welche vergleichsweise kostengünstig realisierbar ist, welche für eine Vielzahl verschiedener Geräte nutzbar ist und welche durch einen Nutzer sehr einfach handhabbar ist, so dass Fehlbedienungen vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Akkumulatorschaltung, die an ein Ladegerät oder einen Verbraucher angeschlossen ist, mit

• einem Akkumulator,
• einem ersten Sensorschalter, mit dem ein bestimmter Ladezustand des Akkumulators nach außen, insbesondere zum Ladegerät oder zum Verbraucher, signalisierbar ist, wobei beim Auftreten des bestimmten Ladezustands das Ladegerät das Laden oder der Verbraucher das Entladen des Akkumulators beendet, und
• einer Anschlussklemme, die von außen, insbesondere vom Ladegerät oder dem Verbraucher aus, zugänglich ist, wobei die Akkumulatorschaltung weiterhin umfasst:
• einen Widerstand, der den Akkumulator spezifiziert, wobei der Akkumulator durch Messung des Widerstandes an der Anschlussklemme von außen spezifizierbar ist, wobei der bestimmte Ladezustand des Akkumulators an der Anschlussklemme von außen messbar ist.

Im Sinne der Neuerung bezeichnen die Redewendungen „von außen" bzw. „nach außen" eine elektrische Verbindung der Akkumulatorschaltung zu elektrischen Mitteln, die nicht von der Akkumulatorschaltung umfasst sind. Die Redewendungen bezeichnen insbesondere eine elektrische Verbindung der Akkumulatorschaltung zu einem Ladegerät oder einem Verbraucher.
In einer Ausführungsform der Erfindung bezeichnet die Messung eines bestimmten Ladezustandes auch die Messung einer bestimmten Änderung des Ladezustandes.
Neuerungsgemäß wird dieselbe Anschlussklemme sowohl für das Spezifizieren des Akkumulators als auch für das Signalisieren eines bestimmten Ladezustandes an das Ladegerät oder den Verbraucher genutzt. Die Zahl der Anschlüsse der Akkumulatorschaltung ist daher klein, so dass das Anschließen der Akkumulatorschaltung an ein Ladegerät oder einen Verbraucher für den Nutzer sehr einfach ist, wodurch fehlerhaftes Anschließen vermieden wird.
Der Widerstand ermöglicht von Seiten des Herstellers die Verwendung der Akkumulatorschaltung als Baugruppe für verschiedene Geräte, wobei der für das jeweilige Gerät tatsächlich eingesetzte Akkumulator mittels des Widerstandes spezifiziert ist. Dadurch ist der in der Akkumulatorschaltung verwendete Akkumulator von außen, also beispielsweise von einem Ladegerät oder Verbraucher aus, durch Messung des an der Anschlussklemme vorliegenden Widerstandes spezifizierbar, so dass dem Ladegerät oder Verbraucher der verwendete Akkumulator und seine Eigenschaften bekannt sind. Fehlbedienungen wie beispielsweise das Laden des Akkumulators mit zu hohem Strom werden daher vermieden.
Da bei Auftreten des bestimmten Ladezustandes des Akkumulators das Ladegerät das Laden oder der Verbraucher das Entladen beendet, ist sichergestellt, dass dieser Ladezustand nach seinem Auftreten nicht mehr verändert wird. Daher stellt die Akkumulatorschaltung den bestimmten Ladezustand sicher.
Vorzugsweise ist mittels des ersten Sensorschalters ein Überladen des Akkumulators und/oder ein zu weites Entladen des Akkumulators nach außen signalisierbar.
Die Akkumulatorschaltung stellt daher sicher, dass der Akkumulator beim Laden oder Entladen keinen Schaden nimmt.
Der Fachmann versteht, dass auch weitere bestimmte Ladezustände nach außen signalisierbar sind, beispielsweise eine für den verwendeten Akkumulator optimale Ladung, eine optimale Entladung oder ein aus anderen Gründen sinnvoller Ladezustand, beispielsweise dass der Akkumulator nur teilweise geladen ist, insbesondere dass der Akkumulator eine für eine dauerhafte Lagerung optimale Ladung aufweist.
Vorzugsweise umfasst die Akkumulatorschaltung eine insbesondere integrierte Schaltung zur Messung und Auswertung des Ladezustandes des Akkumulators, mittels der der erste Sensorschalter steuerbar ist.
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 herstellbar sind, und dass sie sehr kostengünstig herstellbar sind, da die Anzahl der Bauteile gering ist und der Herstellungsaufwand demnach vergleichsweise klein ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mittels der insbesondere integrierten Schaltung zur Messung des Ladezustandes des Akkumulators der Ladezustand des Akkumulators auswertbar.
Die Schaltung ermöglicht durch die Auswertung des Ladezustandes auch das Steuern des ersten Sensorschalters bei Auftreten mehrerer verschiedener bestimmter Ladezustände.
Vorzugsweise ist der erste Sensorschalter in Reihe oder parallel zum Wider stand geschaltet. Eine solche Schaltung ist sehr kostengünstig und mit herkömmlichen Bauteilen realisierbar.
Ebenfalls bevorzugt sind zwei Sensorschalter vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mittels des ersten Sensorschalters das Überladen und mittels des zweiten Sensorschalters das zu weite Entladen des Akkumulators signalisierbar.
Bevorzugt ist der bestimmte Ladezustand aufgrund einer Änderung des an der Anschlussklemme vorliegenden Gesamtwiderstandes und/oder aufgrund des an der Anschlussklemme vorliegenden Gesamtwiderstandes von außen messbar. Das Messen der Änderung eines (Gesamt-)widerstandes sowie eines (Gesamt-)widerstandes ist bekannt und mit herkömmlichen Mitteln kostengünstig möglich.
Bevorzugt umfasst die Akkumulatorschaltung ein temperaturabhängiges Bauteil, mittels dem insbesondere beim Laden des Akkumulators ein Überhitzen des Akkumulators nach außen signalisierbar ist, so dass auch beim Überhitzen des Akkumulators der Ladevorgang beendet wird. Bei dem temperaturabhängigen Bauteil handelt es sich bevorzugt um einen Thermistor, besonders bevorzugt um einen NTC-Widerstand (Heißleiter).
Vorzugsweise umfasst das Ladegerät oder der Verbraucher eine insbesondere integrierte Schaltung, die beim Auftreten des bestimmten Ladezustands und/oder dem Überhitzen des Akkumulators einen Versorgungsschalter des Ladegerätes oder des Verbrauchers unterbricht.
Besonders bevorzugt ist der Akkumulator ein Akkumulator-Pack, bestehend aus mehreren in Reihe und/oder parallel geschalteten Akkumulatoren bzw. Akkumulator-Zellen.
Im Folgenden wird die Neuerung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Neue rungsgedanken nicht ein.
1 zeigt eine neuerungsgemäße Akkumulatorschaltung, die an ein Ladegerät angeschlossen ist.
2 zeigt eine neuerungsgemäße Akkumulatorschaltung, die an einen Verbraucher angeschlossen ist.
1 zeigt eine neuerungsgemäße Akkumulatorschaltung A, die an ein Ladegerät L angeschlossen ist. Die Akkumulatorschaltung A umfasst einen Akkumulator 8. Bei dem Akkumulator 8 handelt es sich um ein Akkumulator-Pack bestehend aus mehreren Akkumulatoren 8 bzw. Akkumulator-Zellen, insbesondere aus Li-Ion- oder LiPo-Akkumulatoren. Zum Signalisieren bestimmter Ladezustände des Akkumulators 8 weist die Akkumulatorschaltung A einen ersten Sensorschalter 3 auf, der parallel eines Widerstands 1 geschaltet ist, sowie einen zweiten Sensorschalter 4, der in Reihe mit dem Widerstand 1 geschaltet ist. Der Gesamtwiderstand, der sich aus dem ersten Sensorschalter 3, dem zweiten Sensorschalter 4 und dem Widerstand 1 ergibt, ist an einer Anschlussklemme 9 messbar, die nach außen geführt ist und daher vom Ladegerät L aus zugänglich ist. Der erste, parallel dem Widerstand geschaltete Sensorschalter 3 ist als Schließer ausgeführt und beim Laden bzw. Entladen des Akkumulators 8 mittels des Ladegerätes L geöffnet, solange kein bestimmter Ladezustand des Akkumulators 8 vorliegt. Der zweite, in Reihe mit dem Widerstand geschaltete Sensorschalter 4 ist als Öffner ausgeführt und geschlossen, solange kein bestimmter Ladezustand des Akkumulators 8 vorliegt. Ein bestimmter Ladezustand ist insbesondere ein zu weites Entladen oder sogar Tiefentladen des Akkumulators 8 oder ein Überladen des Akkumulators 8. Solange kein bestimmter Ladezustand des Akkumulators 8 vorliegt, ist der Gesamtwiderstand, der an der Anschlussklemme 9 messbar ist, daher durch den Widerstand 1 festgelegt. Bei Auftreten eines bestimmten Ladezustandes wird entweder der erste Sensorschalter 3 geschlossen, so dass sich der messbare Gesamtwiderstand reduziert. Oder es wird der zweite Sensorschalter 4 geöffnet, so dass sich der messbare Gesamtwiderstand erhöht. Weiterhin umfasst die Akkumulatorschaltung A ein temperaturabhängiges Bauteil 5, insbesondere einen Thermistor, bevorzugt einen NTC-Widerstand, mit dem ein Überhitzen des Akkumulators 8 messbar und signalisierbar ist. Gesteuert wird das Öffnen bzw. Schließen des ersten und/oder zweiten Sensorschalters 3, 4 mittels einer insbesondere integrierten Schaltung 2, beispielsweise einem Mikroprozessor, welcher weiterhin zur Auswertung des Ladezustandes des Akkumulators 8 vorgesehen ist.
Das Ladegerät L umfasst eine insbesondere integrierte Schaltung 6, die beim Auftreten des bestimmten Ladezustands und/oder dem Überhitzen des Akkumulators 8 einen Versorgungsschalter 7 unterbricht, so dass das Laden mittels des Ladegerätes L beendet wird.
2 zeigt eine neuerungsgemäße Akkumulatorschaltung A, die an einen Verbraucher V, hier einen Motor, angeschlossen ist. Analog zur 1 umfasst die Akkumulatorschaltung A den Akkumulator 8, der mittels des Widerstandes 1 spezifizierbar ist. Die Messung des Widerstandes 1 ist auch hier an der Anschlussklemme 9 möglich, solange kein bestimmter Ladezustand des Akkumulators 8 vorliegt, wobei der erste Sensorschalter 3 parallel sowie der zweite Sensorschalter 4 in Reihe mit dem Widerstand 1 geschaltet sind. Auch hier ist der bestimmte Ladezustand des Akkumulators 8 mittels des Öffnens oder Schließens des ersten oder zweiten Sensorschalters 3, 4 signalisierbar. Die Akkumulatorschaltung A umfasst ebenfalls eine integrierte Schaltung 2, beispielsweise einen Mikroprozessor, zum Auswerten des Ladezustandes des Akkumulators 8. Das temperaturabhängige Bauteil 5 der Akkumulatorschaltung A wird auf Seiten des Verbrauchers V nicht genutzt.
In Abhängigkeit vom an der Anschlussklemme 9 mittels einer Logik, insbesondere mittels einer integrierten Schaltung 6 gemessenen Gesamtwiderstand ist der Versorgungsschalter 7 des Verbrauchers V betätigbar, so dass der Verbraucher V bei Auftreten des bestimmten Ladezustandes, hier insbesondere des zu weiten Entladens des Akkumulators 8, abschaltbar ist. Bei Auftreten des bestimmten Ladezustandes wird daher das Entladen des Akkumulators 8 durch den Verbraucher V beendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1612907 A2 [0005]

Claims

Akkumulatorschaltung (A), die an ein Ladegerät (L) oder einen Verbraucher (V) angeschlossen ist, mit • einem Akkumulator (8), • einem ersten Sensorschalter (3), mit dem ein bestimmter Ladezustand des Akkumulators (8) nach außen signalisierbar ist, wobei beim Auftreten des bestimmten Ladezustands das Ladegerät (L) das Laden oder der Verbraucher (V) das Entladen des Akkumulators (8) beendet, und • einer Anschlussklemme (9), die von außen, insbesondere vom Ladegerät (L) oder dem Verbraucher (V) aus, zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatorschaltung (A) weiterhin umfasst: • einen Widerstand (1), der den Akkumulator (8) spezifiziert, wobei der Akkumulator (8) durch Messung des Widerstandes (1) an der Anschlussklemme (9) von außen spezifizierbar ist, wobei der bestimmte Ladezustand des Akkumulators (8) an der Anschlussklemme (9) von außen messbar ist.
Akkumulatorschaltung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ersten Sensorschalters (3) ein Überladen des Akkumulators (8) und/oder ein zu weites Entladen des Akkumulators (8) signalisierbar ist.
Akkumulatorschaltung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine insbesondere integrierte Schaltung (2) zur Messung des Ladezustandes des Akkumulators (8) umfasst, mittels der der erste Sensorschalter (3) steuerbar ist.
Akkumulatorschaltung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der insbesondere integrierten Schal tung (2) zur Messung des Ladezustandes des Akkumulators (8) der Ladezustand des Akkumulators (8) auswertbar ist.
Akkumulatorschaltung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensorschalter (3) in Reihe oder parallel zum Widerstand (1) geschaltet ist.
Akkumulatorschaltung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sensorschalter (3, 4) vorgesehen sind.
Akkumulatorschaltung (A) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Ladezustand aufgrund einer Änderung des an der Anschlussklemme (9) vorliegenden Gesamtwiderstandes und/oder aufgrund des an der Anschlussklemme (9) vorliegenden Gesamtwiderstandes messbar ist.
Akkumulatorschaltung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatorschaltung (A) ein temperaturabhängiges Bauteil (5) umfasst, mittels dem insbesondere beim Laden des Akkumulators (8) ein Überhitzen des Akkumulators (8) signalisierbar ist.
Akkumulatorschaltung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (L) oder der Verbraucher (V) eine insbesondere integrierte Schaltung (6) umfasst, die beim Auftreten des bestimmten Ladezustands und/oder dem Überhitzen des Akkumulators (8) einen Versorgungsschalter (7) des Ladegerätes (L) oder des Verbrauchers (V) unterbricht.
Akkumulatorschaltung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (8) ein Akkumulator-Pack ist.