DE2509392A1

DE2509392A1 - Ladevorrichtung zum wiederaufladen eines aufladbaren elektrischen elementes

Info

Publication number: DE2509392A1
Application number: DE19752509392
Authority: DE
Inventors: David Cerdic Ellis Nevill
Original assignee: Medicharge Ltd
Current assignee: Medicharge Ltd
Priority date: 1974-03-04
Filing date: 1975-03-04
Publication date: 1975-09-11
Also published as: DK84075A; FR2263629A1; JPS50121750A; SE7502352L

Description

Patentanwälte WI LC K E N & L AU FE R

DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN · DIPL-CHEM. DR. WOLFGANG LAUFER LÜBECK LOBECK MÜNCHEN

MEDICHARGE LIMITED
433 Pinner Road

North Harrow, Middlesex (England)

Ladevorrichtung zum Wiederaufladen eines aufladbaren elektrischen

Elementes

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Wiederaufladen von einzelnen wiederaufladbaren hermetisch verschlossenen bzw. abgedichteten elektrischen Elementen und insbesondere zum Wiederaufladen von hermetisch abgedichteten Silber—Zink-Elementen, wie sie bei den kleinen Hörgeräten für Taube verwendet werden.

Es ist bekannt und wesentlich, daß solche Elemente nicht überladen werden dürfen, da ein solches Überladen zu einer Explosion des Elementes führen kann.

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Uer Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladevorrichtung zum Wiederaufladen solcher einzelnen Elemente zu entwickeln, bei der das Wiederaufladen geregelt und kontrolliert wird, um das Überladen zu verhindern und bei der ein Signal gegeben wird, wenn das Element wieder aufgeladen worden ist. Weiterhin soll das neuartige Wiederaufladegerät einfach und wirksam in der Konstruktion und in der Handhabung sein, damit es auch durch ältere Personen bedient werden kann, die keine technischen Kenntnisse besitzen.

Die Ladevorrichtung nach der Erfindung ist daher gekennzeichnet durch ein Gehäuse für die Bestandteile des Ladestromkreises und durch Vorrichtungen wie Kabel oder Kontakte zum Verbinden der Ladevorrichtung mit einer elektrischen Stromversorgungsquelle und Ausgangsklemmen für die Verbindung mit dem aufzuladenden Element, wobei der Ladestromkreis einen Spannungs-Fühlstromkreis einschließt, der anspricht und den Stromfluß in der Ladevorrichtung umleitet, wenn die Spannung im Element die maximale Spannung erreicht, bis zu der das Element aufgeladen werden soll, um zu verhindern, daß das Element bis zu einer Spannung aufgeladen wird, die oberhalb der oben angegebenen maximalen Spannung liegt und die ein Lichtsignal aufleuchten lässt, um anzuzeigen, daß das Element aufgeladen worden ist.

Die Ladevorrichtung nach der Erfindung kann gegebenenfalls einen Träger für ein oder mehrere Elemente einschließen, der in einem Schlitz oder in einer Aussparung im Gehäuse eingesetzt werden kann, um das Element oder die Elemente in elektrischen Kontakt mit den Kontakten zu bringen, die die Ausgangsklemmen bilden. Das Lichtsignal ist vorzugsweise eine lichtemittierende Diode.

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Die Aufladevorrichtung nach der Erfindung ist vorzugsweise so ausgestaltet , daß sie zwei oder mehrere Elemente gleichzeitig aufnehmen und aufladen kann von den entsprechenden Ausgangskontakten in der Ladevorrichtung und mit den entsprechenden Lichtsignalen zugeordnet ist.

Es ist wesentlich, daß eine zufriedenstellende Anordnung zum Abfühlen der Spannung für ein einzelnes Element vorhanden ist, wodurch eine automatische Ladekontrolle erreicht werden kann. Hierbei können Schwierigkeiten entstehen aufgrund der Tatsache, daß die Spannung eines Elementes nur in der Größe von 1,5 Volt liegt, so daß der Spannungsfühlstromkreis auf Veränderungen eines Bruchteiles eines Volts ansprechen muß. Die Schaltung, durch die diese Kontrolle erreicht werden soll, muß relativ einfach und preiswert sein, wenn die Ladevorrichtung für den erwünschten Verwendungszweck preisgünstig verkauft werden soll, d.h. für die Ladeelemente für Hörgeräte.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Ladevorrichtung nach der Erfindung überbrückt der Spannungsfühlstromkreis die Ausgangskontakte der Ladevorrichtung und besteht aus einer lichtemittierenden Diode, die ebenfalls das Lichtsignal bildet. Der Spannungsfühlstromkreis ist so ausgebildet, daß die Spannung, die erforderlich ist, um die lichtemittierende Diode stromführend zu machen, etwas unter der maximalen Spannung liegt, bis zu der das Element aufgeladen werden soll (etwa 1,8 bis 1,95 Volt), so daß die Spannung des Elementes sich der maximalen Spannung nähert, der Spannungsfühlstromkreis anfängt stromführend zu werden, um den Aufladestrom dadurch umzuleiten, und die lichtemittierende Diode beleuchtet wird, um ein Lichtsignal zu geben, das anzeigt, daß das Element wieder aufgeladen worden ist. Nachdem

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die lichtemittierende Diode beginnt leitend bzw. stromführend zu werden,· kann die Elementspannung weiterhin leicht ansteigen, bis das Element aufhört Strom aufzunehmen, wodurch verhindert wird, daß das Element auf eine höhere Spannung aufgeladen wird als die erwünschte maximale Spannung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Ladevorrichtung nach der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Ladevorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform eines Ladestromkreises.

Fig. 3 zeigt eine alternative Anordnung der Netzstromversorgung.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die Ladevorrichtung nach der Erfindung aus einem Gehäuse 1 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, das die Schaltungselemente der Ladevorrichtung enthält, die mit der Netzstromversorgung mittels eines Kabels 2 verbunden werden können, das sich an einem Ende des Gehäuses befindet. Das andere Ende des Gehäuses ist mit einem verschiebbaren Einschub 3 versehen, der zwei Aussparungen 4a und 4b besitzt, in die die einzelnen wieder—

aufladbaren Knopf elemente 5a und 5b eingesetzt werden können. Die Aussparungen haben Bodenöffnungen, so daß beide Kontaktoberflächen eines Knopfelementes frei sind, wenn sie in die Einsparung eingesetzt werden. Durch Einschieben des Einschubs in das Gehäuse werden die Kontakt-

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oberflächen der zwei Elemente mit den Ausgangskontakten von zwei getrennten Ladestromkreisen in der Ladevorrichtung in Kontakt gebracht. Die Aussparungen 4a und 4b im Einschub sind so ausgebildet, daß der Einschub nur dann in das Gehäuse eingeschoben bzw. eingesetzt werden kann, wenn die Elemente in die Aussparungen mit der Orientierung eingesetzt worden sind, die notwendig ist, damit das Element mit der richtigen Polung der Ausgangskontakte der Ladevorrichtung in Kontakt kommt. Am Gehäuse sind ebenfalls zwei lichtemittierende Dioden 6a und 6b angebracht, die entsprechend aufleuchten, wenn das in die entsprechenden Aussparungen 4a und 4b eingesetzte Element voll aufgeladen worden ist.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Ladestromkreises, in der die lichtemittierende Diode zugleich als das Lichtsignal und ein Bestandteil des Spannungfühlstromkreises verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform bildet eine einfache, die Spannung herabtransformierende Anordnung einen Ausgang von etwa 6 Volt über die Leitungen 13 und 14 zu den zwei Ladestromkreisen A und B für die zwei Elemente 5a und 5b. Die Elemente sind mit den Ausgangskontakten 15 und 16 der Ladevorrichtung mit einem Widerstand R in Serie verbunden. Durch Überbrücken der beiden Kontakte 15 und 16 wird ein Spannungsfühlstronnkreis gebildet, der aus einer lichtemittierenden Diode 6a oder 6b besteht und aus einer Germaniumdiode G, die in Serie verbunden sind. Die Spannung, die notwendig ist, um eine Galliumarsenid lichtemittierende Diode (wie beispielsweise vom Typ FL V110) stromfühlend zu machen, liegt bei etwa 1,5 Volt und über eine Germaniumdiode ist ein Spannungsabfall von etwa 0,3 Volt vorhanden. Bis daher die Spannung am Punkt 20 etwa 1,8 Volt erreicht, d.h. bis das Element auf etwa 1,8 Volt aufgeladen

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wird, bleibt die lichtemittierende Diode 6a oder 6b nicht-leitend und leuchtet daher nicht auf. Wenn die Elementspannung jedoch 1,8 Volt erreicht hat, wird die lichtemittierende Diode leitend bzw. stromführend, wodurch sie wiederum aufleuchtet und anzeigt, daß die Batterie aufgeladen worden ist und ebenfalls einen Kontrollstromkreis bildet, durch den der Ladestrom umgeleitet wird und dadurch verhindert wird, daß eine Überladung des Elementes stattfindet.

Die beschriebene Ausführungsform der Ladevorrichtung nach der Erfindung eignet sich insbesondere zum Wiederaufladen von Silber-Zinkelementen, bei denen die Spannung während des Aufladens schnell 1,5 bis 1,6 Volt erreicht und bei denen nach etwa 10 Stunden Aufladezeit die Spannung in der Abwesenheit eines die Aufladung kontrollierenden Stromkreises in einem relativ kurzen Zeitraum auf etwa 2 Volt ansteigt. Da der Spannungsfühlstromkreis, der aus einer lichtemittierenden Diode und der Germaniumdiode besteht, bei etwa 1,8 bis 1,9 Volt ausgelöst bzw. getriggert wird, kann sichergestellt werden, daß das Silber-Zinkelement vollständig aufgeladen wird, jedoch nicht überladen wird, selbst dann, wenn man das Element mit der Ladevorrichtung langer als die erforderliche Zeit in Verbindung lässt.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung hat weiterhin den Vorteil, daß bei der Einführung eines voll aufgeladenen Elementes in die Ladevorrichtung die lichtemittierende Diode 6a oder 6b aufleuchten wird, selbst dann, wenn die Ladevorrichtung nicht mir der Netzstromversorgung verbunden ist. Dadurch wird dem Benutzer angezeigt, daß dieses Element bereits vollständig aufgeladen ist.

Falls erwünscht, kann die Germaniumdiode G ersetzt oder nebenge—

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schlossen werden mittels eines Widerstands, um die Spannung einzustellen , bei der die Spannungsfühlschaltung leitend wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Wahl der lichtemittierenden Dioden und der Germaniumdioden, die den geeigneten Spannungsabfall für die Schaltung besitzen, weniger wesentlich sind, da die Endeinstellung durch den Widerstand erreicht wird. Ein gewisser Nachteil liegt jedoch darin, im Falle daß eine voll aufgeladene Batterie mit der Ladevorrichtung in Verbindung bleibt und die Netzstromversorgung ausgeschaltet ist, eine Entladung des Elementes auf eine niedrigere Spannung stattfinden kann.

Lichtemittierende Dioden aus Galliumphosphid haben einen höheren Spannungsabfall (1, 75 bis 1,95 Volt ) als lichtemittierende Dioden aus Galliumarsenid , so daß die Germaniumdiode G nicht mehr erforderlich ist, wenn eine lichtemittierende Diode aus Galliumphospid mit einem geeigneten ausgewählten Spannungsabfall für 6a und 6b in der Schaltung eingesetzt wird.

Die Einstellung der Spannung, bei der die Spannungsfühlschaltung anspricht, um Unterschiede in der Charakteristik der lichtemittierenden Diode zu kompensieren (auch wenn die Germaniumdiode mit eingeschlossen ist) kann ebenfalls bewirkt werden, indem der Wert des Widerstandes R eingestellt ist. Dieser Widerstand kann zu diesem Zweck ein variabler Widerstand sein. Dieses Einstellungsverfahren wird vorzugsweise dann verwendet, wenn die Germaniumdiode durch einen Widerstand ersetzt oder nebengeschlossen werden soll.

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Bei anderen Ausführungsformen können die Netzstromversorgung und die Glättungs- bzw. Beruhigungsanordnungen durch eine vereinfachte Anordnung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, ersetzt werden. Diese in Fig. 3 dargestellte Anordnung besteht aus einem Diodengleich— richter 25 in einer der Netzstromversorgungsleitungen und einem Spannungs-Vorwiderstand 26 in der anderen Leitung, wobei die Leitungen mit den Punkten C und D der Leitungen 13 und 14 der Aufladestromkreise verbunden sind. Beruhigungs- bzw. Glättungskondensatoren 12 können parallel zu den Punkten C und D verbunden werden, sie sind jedoch nicht wesentlich. Weiterhin kann ein Beruhigungs- bzw. Glättungskondensator als Brücke über die Ausgangskontakte 15 und 16 geschaltet werden.

Gegebenenfalls kann sich die physikalische Form der Ladevorrichtung von der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung unterscheiden. Die Ladevorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie nur ein Element oder mehr als zwei Elemente aufladet. Außerdem können die Elemente mit der Schaltung der Ladevorrichtung in anderer Weise verbunden werden. Beispielsweise können die Elemente in einen Einschub in eine Aussparung im Gehäuse eingesetzt werden, die dann durch einen Deckel abgeschlossen werden kann, um die Schaltungsverbindungen zu dem Element oder den Elementen herzustellen.

Patentansp rüche:

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Claims

Patentansprüche

1.1 Ladevorrichtung zum Wiederaufladen einzelner wiederaufladbarer

hermetisch abgedichteter elektrischer Elemente bestehend aus einem Gehäuse (1) für die Bestandteile der Ladeschaltung und der Verrichtung (2) zum Verbinden der Ladevorrichtung mit einer elektrischen Versorgungsquelle und mit Ausgangsklemmen (15, 16) zum Verbinden mit den aufzuladenden Elementen (5a, 5b), dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeschaltung eine Spannungsfühlschaltung (6a, G) (6b, G) einschließt, die anspricht, wenn die Elementspannung sich der maximalen Spannung nähert, auf die das Element (5a, 5b) aufgeladen werden soll, um den in der Ladevorrichtung fließenden Strom umzuleiten und zu verhindern, daß das Element auf eine Spannung aufgeladen wird, die oberhalb der oben angegebenen maximalen Spannung liegt, und ein Lichtsignal (6a, 6b) aufleuchten zu lassen, um anzuzeigen, daß das Element aufgeladen ist.

2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsfühlschaltung parallel zu den Ausgangsklemmen (15, 16) der Ladevorrichtung verbunden ist und eine lichtemittierende Diode (6a, 6b) einschließt, die ebenfalls ein Lichtsignal bildet.

3. Ladevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsfühlschaltung aus einer lichtemittierenden Diode (6a, 6b) und einer Germaniumdiode (G) besteht, die in Serie bzw. in Reihe parallel zu den Ausgangsklemmen (15, 16) verbunden sind.

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4. Ladevorrichtung nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen variablen Widerstand (R) enthält, der in Reihe mit der parallel verbundenen Spannungsfühlschaltung und den Ausgangsklemmen verbunden ist.

5. Ladevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Widerstand enthält, der die Germaniumdiode nebenschließt.

6. Ladevorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Einschub (3) für mindestens ein Element (5a, 5b) wobei der Einschub (3) in einen Schlitz oder in eine Aussparung des Gehäuses (1) eingesetzt werden kann, um das Element in elektrische Verbindung mit den Kontakten zu bringen, die die Ausgangsklemmen bilden.

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