DE3812770A1

DE3812770A1 - Schaltung zur stromerhoehung bei akku-geraeten

Info

Publication number: DE3812770A1
Application number: DE19883812770
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Hornung; Guenther Berger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-04-16
Filing date: 1988-04-16
Publication date: 1989-10-26

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem mit einer aufladbaren Batterie be triebenem elektrischen Gerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon elektrische Geräte wie beispielsweise Akku-Schrauber be kannt, die mit aufladbaren Batterien betreibbar sind. Ungünstig ist, daß die aufladbaren Batterien aus physikalischen Gründen nur eine begrenzte Energiemenge abgeben können, bevor sie nachgeladen werden müssen. Insbesondere führt ein hoher Laststrom zu einer schnellen Entladung der Batterien und zu einer entsprechend kurzen unterbre chungsfreien Betriebszeit.

Da die Batterien und deren angeschlossene Verbraucher für einen be stimmten Spannungsbereich ausgelegt sind, können sie an ein vorhan denes höheres Spannungsversorgungsnetz nicht direkt angeschlossen werden, da sie sonst Schaden nehmen würden. Üblicherweise werden die Batterien daher zum Nachladen über Vorwiderstände zur Strombegren zung an das Spannungsversorgungsnetz angeschlossen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß über einen Stromkreis nur ein begrenzter Ladestrom zur Batterie fließt. Dadurch können Schäden an der Batterie wegen zu hohem Strom oder Überladung nicht auftreten, während über den zweiten Stromkreis ein relativ großer Strom auf den Verbraucher fließen kann, wodurch die Batterie entlastet wird. Es ist insbesondere vorteilhaft, daß die Batterie praktisch nur noch den Spitzenstrom dem Verbraucher lie fert, während der Grundstrom über den zweiten Stromkreis zugeführt wird.

Durch die in den Unteransprüchen angeführten Maßnahmen ist eine vor teilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch ange gebenen Schaltungsanordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der Ladestrom wie auch der Laststrom durch einfache und preiswerte Bauelemente, wie Widerstände oder Kondensatoren begrenzt wird, die beispielsweise durch einen mechanischen Schalter oder Feldeffekt transistor geschaltet werden. Auch ist vorteilhaft, daß die maximale Spannung an der Batterie durch eine Zenerdiode oder Spannungsregler begrenzt wird. Dabei puffert die Batterie die Spannung und schützt somit zusätzlich den Verbraucher wie beispielsweise einen Motor vor Schäden.

Durch die gleichzeitige Betätigung der Schaltmittel ist eine vor teilhafte Ausführung mit einem einfachen und preiswerten zweipoligen Schalter möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für Gleichstrombetrieb und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für den Anschluß an ein Wechselspannungsnetz.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei batteriebetriebenen Handwerkzeugen ein Teil des notwendigen Stromes aus einem zusätzlichen Versorgungsnetz bezogen wird. Die Batterie muß dann nicht mehr den gesamten Strom aufbringen, sondern liefert insbesondere bei hoher Last nur noch den Spitzenstrom. Dadurch wird die Batterie in erheblichem Maße entlastet, so daß sie kleiner aus gelegt werden kann. Dadurch ist das batteriebetriebene elektrische Gerät leichter und für den Bediener einfacher zu handhaben.

Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein batteriebetriebenes elektrisches Gerät 7 wird über einen Schalter 5 mit einer Batterie 3 verbunden. Parallel zur Batterie 3 ist ein Spannungsbegrenzer 6 geschaltet, der vorzugsweise als Zenerdiode oder Spannungsregler ausgebildet ist. An die beiden Anschlußklemmen der Batterie 3 wird eine Anpaßschaltung 10 angeschlossen, die über die Klemmen 14 und 15 mit einer Versorgungspannungsquelle U ₁ ver bunden ist. Die Anpaßschaltung 10 weist in ihrer Plusleitung einen Vorwiderstand 1 auf, der der Reihenschaltung aus dem Widerstand 2 und dem Schaltmittel 4 parallelgeschaltet ist. Bei Betätigung des Einschalters 5 wird der Schaltkontakt des Schalters 4 oder bei spielsweise eines entsprechend geschalteten Feldeffekttransistors gleichzeitig geschlossen.

Im folgenden wird die Wirkungweise dieses Ausführungsbeispiels be schrieben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind in Ruhestellung die Schalter 4, 5 geöffnet. Es fließt ein Ladestrom I _L über den Vorwi derstand 1 zur Batterie 3. Die Ladespannung U ₂ der Batterie 3 wird durch den parallelgeschalteten Spannungsbegrenzer 6 auf einen festen Wert begrenzt, so daß ein Überladen der Batterie verhindert wird. Die Größe des Ladestromes I _L ist über den Vorwiderstand 1 ein stellbar und wird so gewählt, daß die Batterie keinen Schaden nimmt. Durch Betätigen des Einschalters 5 wird das elektrische Gerät in Be trieb genommen. Da nun auch der Schalter 4 eingeschaltet ist, fließt zusätzlich über den Widerstand 2 ein Strom zum elektrischen Gerät 7. Die Dimensionierung des Widerstandes 2 bestimmt nunmehr den Strom, der in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung U ₁ bzw. der Bat terie 3 dem elektrischen Gerät 7 zugeführt wird. Im Regelfall wird der Widerstand 2 so dimensioniert, daß dem elektrischen Gerät 7 der normale Laststrom zur Verfügung steht. Ist das elektrische Gerät 7 beispielsweise ein Elektromotor, der ein hohes Spitzendrehmoment aufbringen muß, dann muß der Strom durch den Motor erhöht werden. Der Spitzenstrom wird nun von der Batterie geliefert. Sinkt dagegen der Spitzenstrom, dann wird auch der Strom aus der Batterie 3 redu ziert, und damit die Batterie 3 entlastet. Die Batterie 3 wirkt ei nerseits als Puffer, in dem sie die höhere Spannung des Spannungs versorgungsnetzes auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Andererseits kann sie bei Bedarf einen hohen Spitzenstrom an den Verbraucher 7 liefern.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Es zeigt eine weitere Anpaßschaltung 20, die sich insbesondere für ein Spannungsversorgungsnetz mit Wechselspannung eignet. Sie weist in einer Zuleitung einen ersten Kondensator 11 auf, der der Reihen schaltung aus dem zweiten Kondensator 12 und dem Schalter 4 paral lelgeschaltet ist. In Reihe zu dieser Schaltungsanordnung ist mit der Anode zum Schalter 4 ein Gleichrichter 13 geschaltet. Zwischen der Anode und dem Schalter 4 ist die Kathode eines zweiten Gleich richters 16 geschaltet, dessen Anode mit der Klemme 15 verbunden ist. Der Schalter 4 wird wieder gleichzeitig mit dem Einschalter 5 betätigt. Dieses Ausführungsbeispiel wird von einem Wechsel spannungsnetz gespeist. Die Verschaltung mit dem elektrischen Gerät erfolgt auf die gleiche Weise, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt wurde.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist vergleichbar mit der des ersten Ausführungsbeispiels, so daß sich eine weitere Be schreibung erübrigt.

Claims

1. Mit einer aufladbaren Batterie betreibbares elektrisches Gerät, das eine Schaltungsanordnung zum Aufladen der Batterie aus einer Spannungsversorgungsquelle aufweist, gekennzeichnet durch Schalt mittel (4), mittels denen der Strom aus der Spannungsversorgungs quelle bei Inbetriebnahme des elektrischen Geräts erhöhbar ist.

2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Stromes in der Zuleitung einem Vorwiderstand (1) ein zweiter Widerstand (2) durch das Schaltmittel (4) vorzugsweise einem mechanischen oder elektronischen Schalter parallel schaltbar ist.

3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgungsquelle eine Wechselspannungsquelle ist, daß zur Erhöhung des Stromes einem ersten Kondensator (11) ein zweiter Kondensator (12) durch das Schaltmittel (4) vorzugsweise einem mechanischen oder elektronischen Schalter parallel schaltbar ist, und daß der Batterie (3) und dem elektrischen Gerät (7) ein Gleich richter (13) vorgeschaltet ist.

4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schalter (4) und dem Gleichrichter (13) die Kathode eines zweiten Gleichrichters (14) geschaltet und dessen Anode mit der Klemme (15) verbunden ist.

5. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß parallel zur aufladbaren Batterie (3) eine Spannungsbegrenzung (6) vorzugsweise eine Zenerdiode oder ein Span nungsregler geschaltet ist.

6. Elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zur Inbetriebnahme des elektrischen Gerä tes (7) gleichzeitig mit der Betätigung des Einschalters (5) die Schaltmittel (4) betätigt werden.