DE29910152U1

DE29910152U1 - Schutzschaltung für ein Ladegerät ohne Funkenbildung

Info

Publication number: DE29910152U1
Application number: DE29910152U
Authority: DE
Original assignee: CHUNG LEE HSIN CHIH
Current assignee: CHUNG LEE HSIN CHIH
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2009-06-11
Also published as: US6188554B1

Description

zeitiIer ty

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS

POSTFACH 26 02 51 TELEFON: 089/22 18 06 HERRNSTRASSE 15

D-80059 MÜNCHEN TELEFAX: 089/22 26 27 D-80539 MÜNCHEN

7314 Ill/Br.

&iacgr;&ogr; CHUNG Lee Hsin-Chih

No. 21-8, Shang San Cho Woo,

Wuchang-Li, Chungli City, Tao Yuan Hsien, TAIWAN, R.O.C.

Schutzschaltung für ein Ladegerät ohne Funkenbildung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung für ein Ladegerät ohne Funkenbildung und im besonderen auf einen Schaltungsaufbau, mittels welchem eine Funkenbildung verhindert werden kann, wenn die Batterie bzw. der Akkumulator aus dem Ladegerät herausgenommen wird.

Bei elektromotorischen Maschinen bzw. Geräten (wie etwa elektrischen Bohrmaschinen, elektrischen Einspannmaschinen usw.) wird, um ein Zuleitungsgewirr zu vermeiden und eine Unabhängigkeit von der Zuführungskabellänge zu bieten, die Energie zum Gerät von einer Batterie bzw. einem Akkumulator zugeführt.

Zum Aufladen des Akkumulators sind drei Arten von Ladegeräten üblich. Für Ladegeräte, die eine große Energiezufuhr erfordern, kommt ein Transformator zum Einsatz. Da ein Transformator ein großes Volumen besitzt, wird das Ladegerät schwer und somit ist ein derartiger Aufbau sehr unkomfortabel. Wenn darüber hinaus dieses Ladegerät als Universalladegerät ausgebildet ist (welches eingesetzt werden kann, um Akkumulatoren von 7,2 V, 9,6 V, 16 V usw. aufzuladen), sind viele Teile erforderlich, die in das System eingebaut werden müssen, so daß dementsprechend die Herstellungskosten stark ansteigen. Die zweite Art von La-

&Iacgr; f

degeräten besitzt einen Aufbau mit einem Elektronenaustausch. Diese Art von Ladegerät verursacht jedoch sehr hohe Kosten und ist nicht für den allgemeinen Bedarf geeignet. Die dritte Art eines Ladegerätes besitzt den Aufbau einer Kondensatorladung. Dieser ist sehr wirtschaftlich und besitzt ein geringes Gewicht. Im allgemeinen tritt jedoch häufig eine Funkenbildung (elektrischer Lichtbogen) an der Klemme auf, wenn der Akku herausgenommen wird, so daß der Halbleiter eine zu hohe Spannungsspitze erfährt, wodurch gefährliche Unfälle entstehen können. Auch kann das gesamte Ladegerät durchbrennen.

&iacgr;&ogr; Es liegt dementsprechend der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung für ein Ladegerät zur Verfügung zu stellen, welches eine Funkenbildung beim Herausnehmen des Akkus verhindert.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Während des Ladens erfaßt der Ladeschaltkreis innerhalb des Ladegerätes, ob der Akku aus dem Ladegerät herausgenommen wird durch Einsatz einer "Erfassungs"-Klemme. Wenn der Akku herausgenommen wird, wird die Spannungsquelle zu einer Zeit abgeschaltet, bevor die "Plus"-Klemme gelöst wird, so daß keine Spannung von der "Plus"-Klemme des Ladegerätes abgegeben wird, um damit zu verhindern, daß gerade beim Herausnehmen des Akkus aus dem Ladegerät eine Funkenbildung erzeugt wird, so daß das Ladegerät vor einem Schaden bewahrt wird.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild des Ladegerätes gemäß der Erfindung und

QC:

Fig. 3 ein Fließbild, wie es dem erfindungsgemäßen Ladegerät zugrunde

liegt.

Die Fig. 1 gibt eine Explosionsdarstellung des Ladegerätes wieder, welches mit einer Schutzschaltung ohne Funkenbildung gemäß der Erfindung versehen ist. Ein Einsteckteil 11 ist am unteren Ende des Akkus 10 vorgesehen. Zwei Ladeklemmen B+ und B- (positive und negative Klemme) sowie eine Erfassungsklemme S sind am Einsteckteil 11 vorgesehen. Zwischen den beiden Ladeklemmen B+ und &iacgr;&ogr; B- und der Erfassungsklemme S befindet sich eine Niveaudifferenz, d.h. die Erfassungsklemme ist kürzer ausgebildet. Ein Aufnahmeraum 21 ist mit einer Steckdose 22 versehen, welche die beiden Ladeklemmen B+ und B- sowie die Erfassungsklemme S aufzunehmen vermag.

Die Fig. 2 zeigt einen detaillierten Aufbau des Ladegerätes 20. Ein Ladeschaltkreis 30 umfaßt einen Thyristor (SCR). Die Ausgangsspannung eines Gleichrichters (31) ist an den Thyristor angeschlossen. Der Ausgang des Thyristors steht mit der positiven Ladeklemme B+ in Verbindung. Die Steuerklemme des Thyristors ist an zwei serielle LED's angeschlossen sowie einen Regler 32. Die LED's zeigen den Ladezustand des Ladegerätes 20 an. Der Gleichrichter 31 und der Regler 32 dienen dazu, die Arbeitsspannung VCC zu erzeugen, die von einem integrierten Schaltkreis gefordert wird und dann wird die Spannung auf den Erfassungsstift A des integrierten Schaltkreises 33 übertragen zur Erfassung eines Basisspannungsniveaus.

Die integrierte Schaltung 33 ist eine Primärsteuereinheit. Der Erfassungsstift A steht mit einer Erfassungsklemme S in Verbindung zum Vergleich der Spannungsänderung an der Erfassungsklemme S, wenn der Akku 10 in das Ladegerät 20 eingesteckt wird und die Spannungsveränderung an der Erfassungsklemme S, wenn der Akku 10 aus dem Ladegerät 20 herausgenommen wird. Dementsprechend ergibt sich aus der Messung, daß die Spannung der Erfassungsklemme S beim Einstecken des Akkus 10 sich von derjenigen unterscheidet, wenn der Akku 10 herausgenommen wird. Durch die Veränderung der Spannung kann die integrierte Schaltung 33 beurteilen ob der Akku 10 herausgenommen wird. Darüber

hinaus wird der Längenunterschied zwischen den beiden Ladeklemmen B+ und B-als positive und negative Klemmen und der Erfassungsklemme S eingesetzt als ein Erfassungsdatum. Wenn die Erfassungsklemme S von dem Ladegerät getrennt wird, stehen die Ladeklemmen B+ und B- als positive und negative Klemmen nach wie vor in Kontakt mit der Steckdose 22 des Ladegerätes, so daß die integrierte Schaltung ermittelt, daß die Batterie von dem Ladegerät getrennt wurde. Darüber hinaus besitzt die integrierte Schaltung einen Steuerstift C, der an das Steuerende des Thyristors angeschlossen ist. Während des Aufladens gibt der Stift ein Impulssignal kontinuierlich ab, um zu bewirken, daß der Thyristor in einem &iacgr;&ogr; EIN-Status gehalten wird, so daß eine Ladespannung an die positive Ladeklemme B angelegt wird. Wenn der Akku 10 herausgenommen wird, ermittelt der Erfassungsstift A die Spannungsveränderung und dann unterbricht die integrierte Schaltung 33 den Ausgang des Signalstiftes C, worauf dann der Thyristor die Abgabe der Ladespannung abbricht.

Die Fig. 3 zeigt ein Fließbild der vorliegenden Erfindung. Während des Ladens liest die integrierte Schaltung 33 die Spannungsveränderung des Erfassungsstiftes 40 ab. Wenn ermittelt wird, daß der Akku 10 herausgezogen wird (41), unterbricht die integrierte Schaltung den Ausgang des Steuersignalstiftes rechtzeitig derart, daß der Pluspol und Minuspol des Akkus nach wie vor mit den Kontakten des Ladegerätes in Verbindung stehen (bei dieser Ausführungsform 2 Ms), worauf dann der Thyristor ausgeschaltet wird, so daß keine Spannung von dem Ladegerät abgegeben wird (42). In dem Augenblick, in dem der Akku 10 herausgezogen wird, wird dementsprechend keine Funkenbildung erzeugt. Als nächstes überprüft die integrierte Schaltung 33 darüber hinaus die Ladespannung (43). Wenn keine Ladespannung vorliegt, wird der Thyristor für eine Zeitdauer abgeschaltet (bei dieser Ausführungsform 5 ms), worauf die Ladespannung wieder abgegeben wird (44). Wenn die Ladespannung nach wie vor vorliegt, ist es wahrscheinlich, daß die elektronischen Elemente Fehler aufweisen oder gealtert sind oder sich in einem anderen fehlerhaften Zustand befinden (45). Somit leuchtet eine LED-Anzeige auf, um den Benutzer zu warnen.

&Ogr; O.

Die Schutzschaltung für ein Ladegerät ohne Funkenbildung gemäß der Erfindung hat nicht nur praktische Auswirkungen, sondern sie besitzt auch einen neuartigen Aufbau.

Zusammenfassend wird eine Schutzschaltung für ein Ladegerät ohne Funkenbildung zur Verfügung gestellt. Eine Erfassungsklemme und eine Steckdose sind an dem Akku bzw. dem Ladegerät installiert. Während des Aufladens erfaßt der Ladeschaltkreis innerhalb des Ladegerätes ob der Akku aus dem Ladegerät herausgezogen wird. Wenn der Akku herausgenommen wird, wird die Spannungsquelle

&iacgr;&ogr; in einer sehr kurzen Zeit abgeschaltet, so daß keine Spannung von der Klemme des Ladegerätes abgegeben wird, um sicherzustellen, daß beim Herausziehen des Akkus aus dem Ladegerät keine Funkenbildung erzeugt wird, so daß das Gerät keinen Schaden nehmen kann und eine Unfallgefahr vermieden wird.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1&Ggr;&igr;·&Ggr;&igr;&igr;:&ngr;99 Ill/Br. Schutzansprüche:

1. Schutzschaltung für ein Ladegerät ohne Funkenbildung, wobei der Akku mit einer positiven und einer negativen Ladeklemme in ein Einsteckteil am Ladegerät zur Aufnahme dieser Klemmen einsteckbar ist,

&iacgr;&ogr; dadurch gekennzeichnet,

daß der Akku (10) neben den Ladeklemmen (B+, B-) eine Erfassungsklemme (S) aufweist, die kürzer als die Ladeklemmen (B+, B-) ist und ein Thyristor (SCR) sowie eine integrierte Schaltung (33) in dem Ladeschaltkreis (30) des Ladegerätes (20) installiert sind, wobei der Thyristor (SCR) zwischen der Netzquelle und einer positiven Ladeklemme installiert ist, während die integrierte Schaltung (33) einen Erfassungsstift (A) sowie einen Steuersignalstift (C) umfaßt, der an die Erfassungsklemme (S) anschließbar ist zur Ermittlung des Zeitpunktes der Herausnahme des Akkus (10) und der Steuersignalstift (A) an die Steuerklemme des Thyristors (SCR) angeschlossen ist zur Steuerung des "EIN/AUS"-Schaltstatus des Thyristors (SCR) angeschlossen ist.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeschaltkreis (30) darüber hinaus einen Regler (32) zur Erzeugung einer Arbeitsspannung für den integrierten Schaltkreis (33) versehen ist.

3. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladegerät (20) mit LED-Anzeigen versehen ist, die an die Steuerklemme des Thyristors (SCR) angeschlossen sind zur Anzeige des Ladezustandes des Ladegerätes (20).