DE3524470A1

DE3524470A1 - Batterieladekreis

Info

Publication number: DE3524470A1
Application number: DE19853524470
Authority: DE
Inventors: Shinichi Fuchu Hiroshima Nakai
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1985-07-09
Publication date: 1986-01-30
Also published as: DE3524470C2; US4636704A; JPS6117835U

Description

₃ 352U70 Batterieladekreis

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ladekreis für eine wiederaufladbare Zelle, beispielsweise eine Nickel-Cadmium-Zelle.

Es ist ein Ladekreis bekannt, bei dem eine Stromquelle einen konstanten Strom einer Zelle zuführt und diese daran gehindert wird, rückgeladen zu werden, wenn ein Thermostat rückgestellt wird, nachdem der Ladekreis automatisch abgeschaltet worden ist, weil.die Zelle vollständig geladen worden ist. Nachteilig an diesem bekannten Ladekreis ist zum einen sein komplizierter Aufbau und sein hoher Preis, weil er einen Triggerschalter, ein Relais und andere Elemente enthält.

ν Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ladekreis anzugeben, der in der Lage ist, die elektrische Qualität einer Zelle aufrechtzuerhalten, indem bewirkt wird, daß die Stromquelle die Zelle mit einem konstanten Strom lädt, diesen weiter zuführt, wenn sie ein den Ladungsabschluß anzeigendes Signal empfängt und verhindert, daß die Zelle rückgeladen wird, indem die Zellenspannung gemessen wird, auch wenn das genannte, den Ladungsabschluß anzeigende Signal ausgeschaltet worden ist. Dieser Ladekreis sollte billiger und, durch Verwendung von Halbleitern» einfacher sein.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung enthält einen Konstantstromkreis zum Regeln des Ladestroms zur Batterie und Einrichtungen zum Erzeugen eines Ladungsabschlußsignals beim Abschluß des Lade-

Vorgangs der Batterie. Der Kreis enthält ferner eine
Einrichtung, die auf die Batteriespannung anspricht,
um ein Steuersignal zu erzeugen, wenn die Batteriespannung einen vorbestimmten Pegel erreicht. Ein Schalterelement, das ein Paar Ausgangsanschlüsse und einen
Eingangsanschluß hat, der mit der auf die Batteriespannung ansprechenden Einrichtung verbunden ist,
richtet einen Weg niedriger Impedanz über den Ausgangsanschluß des Schalterelements ein, wenn das Steuer-

signal erzeugt wird. Ein Siliciumgleichrichter mit einem Paar Ausgangsanschlüsse ist in Serie mit den Schalterelementausgangsanschlüssen geschaltet. Der Siliciumgleichrichter weist einen Eingangsanschluß auf, der mit der Einrichtung verbunden ist, die das Ladungsabschlußsignal erzeugt, und richtet einen Weg niedriger Impedanz über die Ausgangsanschlüsse des Siliciumgleichrichters
ein, wenn das Ladungsabschlußsignal erzeugt wird. Hierdurch wird ein Weg niedriger Impedanz über die Ausgangsanschlüsse des Siliciumgleichrichters eingerichtet,

selbst wenn das Ladungsabschlußsignal nicht mehr vorhanden ist. Das Schalterelement und der Siliciumgleichrichter sind mit dem Konstantstromkreis verbunden und
bewirken, daß der Konstantstromkreis den Ladestrom zur
Batterie unterbricht, wenn ein Weg niedriger Impedanz

über die Serienkombination aus Schalterelementausgangsanschlüssen und Siliciumgleichrichterausgangsanschlüssen vorhanden ist. Auf diese Weise bleibt der Ladestrom zur Batterie ausgeschaltet, selbst wenn das Ladungsabschlußsignal wieder ausgeschaltet ist.

Die das Ladungsabschlußsignal erzeugende Einrichtung ist vorzugsweise ein Thermostat. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Schalterelement einen Transistor enthält.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung soll nachfolgend die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert
werden.

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Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform eines elektrischen Schaltkreises bestehend aus einer Stromquelle 1, einer Batterie aus wiederaufladbaren Zellen 2, einem Thermostaten 3, einem Ladekreis 4, einem Konstantstromkreis 5, einem Anschlußstecker 6, Elektroden 7, 8, 9, Transistoren TR1, TR2, TR3, Zenerdioden ZD1, ZD2, ZD3, Widerständen R1 bis R7, einer Diode D, einer Leuchtdiode LED zur Anzeige des Ladebetriebes, einem Siliciumgleichrichter SCR und einem einstellbaren Widerstand VR.

Wenn in dem so aufgebauten Kreis eine konstante Spannung von der Zenerdiode ZD3 über den Widerstand R3 an die Basis des Transistors TR2 gelegt wird und·bewirkt wird, daß ein konstanter Vorstrom durch den Kollektor des Transistors fließt, dann leuchtet die mit dem Kollektor des Transistors TR2 verbundene Leuchtdiode LED, während der Ladevorgang ausgeführt wird. Die Ladestromstärke ist so eingestellt, daß die Forderungen befriedigt werden, wobei die Summe, die man aus Addition des Spannungsabfalls über den Widerstand R1 und der Emitter/Basis-Spannung des Transistors TR1 und dem Spannungsabfall über den einstellbaren Widerstand VR1 erhält, gleich der konstanten Spannung ist, die man mittels der Zenerdiode ZD1 erhält.

Der Ladestrom kann dementsprechend auf einen gegebenen Wert mit Hilfe des variablen Widerstandes VR eingestellt werden.

Wenn die Zelle 2 mit einer Spannung geladen wird, die die konstante Spannung der Zenerdiode ZD2 übersteigt, dann fließt Strom durch die Widerstände R5, R6, R7, was bewirkt, daß ein Transistor TR4 eingeschaltet wird. Dementsprechend wird der Transistor TR3 eingeschaltet.

Wenn die Temperatur der Zelle 2 einen gegebenen Wert

erreicht, wenn der Ladevorgang fortfährt, dann wird der Thermostat 3 ausgeschaltet, was zur Folge hat, daß der Strom, der durch den Widerstand R4 fließt, den gesteuerten Siliciumgleichrichter SCR einschaltet. Der Transistor TR2 wird zu jenem Zeitpunkt ausgeschaltet, zu welchem die Leuchtdiode LED ebenfalls zu leuchten aufhört. Das Abschalten des Thermostaten 3 bildet daher ein Ladungsabschlußsignal.

Obgleich der Thermostat wieder eingeschaltet wird, wenn die Temperatur der Zelle kurz danach wieder fällt, bleibt der Transistor TR2 ausgeschaltet, so daß der Ladevorgang nicht wieder neu gestartet werden kann.

Der so aufgebaute Batterieladekreis nach der Erfindung ist in der Lage zu bewirken, daß eine Stromquelle eine Zelle mit einem konstanten Strom lädt und bei Empfang eines äußeren Ladungsabschlußsignals bewirkt, daß der Konstantstromkreis 5 mit dem Betrieb aufhört. Weil der Kreis in der Lage ist, den Konstantstromkreis im Ausschaltzustand zu halten, indem die Zellenspannung ermittelt wird, setzt nachdem das externe Signal wieder ausgeschaltet worden ist, kann ein Wiederbeginn des Ladebetriebes verhindert werden. Dementsprechend kann die Zelle 2 geladen werden, wobei ihre elektrische Qualität aufrechterhalten bleibt, und der Ladungsabschluß wird angezeigt, wenn ein lichtemittierendes Element LED zu leuchten aufhört. Der Schaltkreis kann jedoch weniger kompliziert und teuer im Vergleich zu jedem konventionellen Schaltkreis gestaltet werden, weil nur Halbleiter verwendet werden.

An den einen Anschluß der Stromquelle ist eine Parallelschaltung angeschlossen, die aus einer Zenerdiode ZD1 einerseits und einer Reihenschaltung aus einem Widerstand R1, der Basisemittierstrecke eines Transistors TR1 und einem variablen Widerstand VR besteht. An den Ver-

bindungspunkt der Zenerdiode mit dem variablen Widerstand ist eine Leuchtdiode angeschaltet, die mit dem Kollektor eines Widerstandes TR2 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors TR2 ist über einen Widerstand R2 mit einem Thermostaten 3 verbunden, der mit seinem anderen Anschluß mit dem anderen Anschluß der Stromquelle 1 verbunden ist. Der Verbindungspunkt des Widerstandes R2 mit dem Thermostat R3 ist über einen Widerstand R4 mit der Steuerelektrode eines Siliciumgleichrichters SCR verbunden. Dieser ist über die Emitterkollektorstrecke eines Transistors TR3 mit der Basis des Transistors TR2 verbunden und andererseits mit dem anderen Anschluß der Stromquelle 1. Die Basis des Transistors TR2 ist weiterhin über einen Widerstand R3 mit dem Emitter des Transistors TR1 verbunden.

Parallel zu der Serienschaltung aus Basisemitterstrecke des Transistors TR2 und Widerstand R2 liegt eine Zenerdiode ZD3. An dem Kollektor des Transistors TR1 ist eine Diode D angeschlossen. An diese ist die Reihenschaltung aus einer Zenerdiode ZD2 und drei Widerständen R5, R6 und R7 geschaltet, die mit dem einem Anschluß des Thermostaten 3 verbunden sind. Parallel zu dieser Reihenschaltung aus Zenerdiode und drei Widerständen liegt die zu ladende Zelle. Parallel zu dem mittleren der drei Widerstände liegt die Basisemitterstrecke eines Transistors TR4, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors TR2 verbunden ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Schaltung zum Laden einer Batterie, enthaltend:

einen Konstantstromkreis zum Regeln des Ladestroms der Batterie, Einrichtungen (LED) zum Erzeugen eines. Ladungsabschlußsignals bei Abschluß des Ladevorgangs' der" Batterie (2), Einrichtungen, die auf die Batteriespannung ansprechen, wenn diese einen vorgegebenen Punkt erreicht,

ein Schalterelement (TR4), das ein Paar Ausgangsanschlüsse und einen Eingangsanschluß aufweist, wobei der Eingangsanschluß des Schalterelements mit den auf die Batteriespannung ansprechenden Einrichtungen (ZD2, R5, R6, R 7) anspricht und einen Weg niedriger Impedanz über die Ausgangsanschlüsse des Schalterelement (TR4)

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einrichtet, wenn das Regelsignal erzeugt wird,

einen gesteuerten Siliciumgleichrichter (SCR) mit einem Paar Ausgangsanschlüssen, die in Serie mit den Schalterg elementausgangsanschlüssen geschaltet ist und der einen Eingangsanschluß aufweist, der mit dem Ladungsabschlußsignalerzeugungskreis verbunden ist und einen Weg niedriger Impedanz über die Ausgangsanschlüsse des gesteuerten Siliciumgleichrichters einrichtet, wenn das Ladungs-,Q abschlußsignal erzeugt wird und einen Weg niedriger Impedanz über die Ausgangsanschlüsse des gesteuerten Siliciumgleichrichters (SCR) aufrechterhält, selbst wenn das Ladungsabschlußsignal nicht mehr vorhanden ist, und

wobei das Schalterelement (TR4) und der Siliciumgleichrichter (SCR) an den Konstantstromkreis angeschlossen sind und bewirken, daß dieser den Ladestrom zur Batterie (2) unterbricht, wenn immer ein Weg niedriger Impedanz über die Serienkombination aus Schalterelementausgangsanschlüssen und Siliciumgleichrichterausgangsanschlüssen vorhanden ist, wodurch der Ladestrom zur Batterie ausgeschaltet bleibt, selbst wenn das Ladungsabschlußsignal nicht mehr vorhanden ist.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die das Ladungsabschlußsignal erzeugende Einrichtung einen Thermostat (3) enthält.

3- Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

zeichnet , daß das Schalterelement ein Transistor ist.

4. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein lichtemittierendes Element (LED) zum Erzeugen einer Anzeige über die Anwesenheit des Ladestroms vorgesehen ist.