EP2545629A2 - Vorrichtung zum aufladen einer batterie - Google Patents

Vorrichtung zum aufladen einer batterie

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Publication number
EP2545629A2
EP2545629A2 EP10750123A EP10750123A EP2545629A2 EP 2545629 A2 EP2545629 A2 EP 2545629A2 EP 10750123 A EP10750123 A EP 10750123A EP 10750123 A EP10750123 A EP 10750123A EP 2545629 A2 EP2545629 A2 EP 2545629A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transistor
current
charging
voltage
battery
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10750123A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guenter Lohr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2545629A2 publication Critical patent/EP2545629A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a device for charging a battery.
  • the device should in particular be suitable for charging batteries whose charge is voltage-controlled, as is the case, for example, with lithium-ion batteries or lead-acid batteries.
  • the invention is based on the object to provide an improved device for charging a battery.
  • the device comprises a device for charging a battery, with a transistor through which a charging current from a voltage source flows into the battery connected to the device and to the control input of a current source is connected, which adjusts the control current for the transistor so that the Transistor switches off when a predefined maximum charging voltage at the battery is reached and thus interrupts the charging current flow, the current source selecting the control current of the transistor.
  • the charging is set so that the transistor is operated out of saturation.
  • a voltage drop of the device along the entire current path between the voltage source and the battery is minimized, and therefore a power loss of the device compared to known solutions can be reduced.
  • a heating of the device during operation can thus be minimized, which is particularly advantageous for protection against accidents of a user and to avoid thermal stress on the battery during the charging process.
  • the voltage source can be dimensioned smaller by the amount of the reduced voltage drop, whereby further cost savings can be achieved.
  • the power source may be operated at a voltage applied between a terminal of the voltage source and a terminal of the transistor leading to the other terminal of the voltage source.
  • the transistor may comprise, for example, a collector and an emitter terminal, one of which is connected to the battery and the other to a terminal of the voltage source.
  • the current source may be connected to the terminal of the transistor connected to the voltage source and to the other terminal of the voltage source.
  • the transistor is of the NPN type, its collector is connected to a positive terminal of the power supply and its emitter to a positive terminal of the battery.
  • the current source comprises a second and a third transistor which are of the PNP type, wherein a control input of the second transistor is connected to an emitter of the third transistor and a control input of the third transistor is connected to a collector of the second transistor and wherein an E-mitter of the third transistor is connected via a resistor to the collector of the first transistor.
  • the current source can be constructed such that adjusts a constant voltage to the resistor, so that a current of the current source can be adjusted by a suitable dimensioning of the resistor.
  • a Zener diode is connected to the control input of the first transistor whose zener voltage is exceeded upon reaching the predetermined maximum charging voltage to the battery, wherein the majority of the control current supplied by the current source flows through the Zener diode, so that the control current for the first transistor so becomes small that the first transistor opens and thus interrupts the charging current flow.
  • a charge end circuit may be provided which, in the case of a sinking base current of the first transistor, influences the current source in the manner of a positive feedback in such a way that the current provided by the current source further drops.
  • the positive feedback ensures a particularly reliable and well-defined shutdown of the charging current at the end of the charging process.
  • a display circuit which is connected to a signal of the power source.
  • the display circuit provides, during a charging process of the battery, for example, an optical signal, so that a user of the device is informed about a continuation of the charging process.
  • the indicator circuit may be connected, for example, to the control input of the third transistor, whereby a simple and reliable signaling can be achieved without requiring a separate device for determining the flow of the charging current, which usually causes generating and determining a voltage drop in the current path. Disclosure of the invention
  • the circuit 100 shown in the drawing for charging a battery is suitable, for example, for use with a battery of a hand tool such as a cordless screwdriver or a similar device.
  • the circuit 100 has two input terminals 1 and 2, to which a voltage source, not shown, for example, a power supply is connected, and two output terminals 3 and 4, to which a battery to be charged B is connected.
  • the battery B to be charged is, for example, a lithium-ion battery or a lead-acid battery.
  • the terminal 3 is at the positive potential of the battery B, and the terminal 4 is grounded.
  • the voltage source preferably has an internal resistance which is greater than zero.
  • the internal resistance may be due to the design of the voltage source, for example, a so-called "soft" transformer with a high number of windings with a relatively thin winding wire can be used in a power supply unit Alternatively or additionally, a circuit for limiting the current and / or a series resistance in the A power supply with a capacitor connected in parallel to the output of the power supply unit, as used for seven of a sine wave voltage rectified in the power supply, may otherwise cause a very high current to flow immediately after connecting the circuit 100 to the power supply unit Transistor V3-2 can turn on, so that, as explained below, a charging of the battery B does not begin.
  • a longitudinal diode (not shown) can be provided in the region of one of the input terminals 1, 2, through which the current of the circuit 100 can flow only in the intended direction.
  • the transistor V1 is of the NPN type and connected as a transistor.
  • the transistor V1 has a collector C, which leads to the positive terminal 1 of the power supply, and an emitter E, which leads to the battery B. Further, a control terminal (base) B of the transistor V1 is provided.
  • a voltage drop of the circuit 100 in the charging current path amounts to a total of approximately 1.3-3.1V and is composed of the collector-base voltage U C B and the base-emitter voltage UBE of the transistor V1.
  • the second input terminal 2 and the second output terminal 4 are each connected to ground potential.
  • its control input (the base) must be supplied with a sufficient control current.
  • This control current is provided by a current source constructed around PNP transistors V4-2 and V3-1 and resistors R1 and R4.
  • the base of the transistor V4-2 is connected to the emitter of the transistor V3-1 and the base of the transistor V3-1 is connected to the collector of the transistor V4-2.
  • the emitter of the transistor V3-1 is connected via the resistor R1 to the emitter of the transistor V4-2, wherein the emitter of the transistor V4-2 to the collector C of the transistor V1 and the positive terminal 1 of the
  • a resistor R4 leads to ground.
  • the collector of the transistor V3-1 is connected to the base of the transistor V1 and via a Zener diode V2, which is connected in parallel with a resistor R2, to ground.
  • the transistor V3-1 is driven by a current flowing through the resistor R4. As a result, the transistor V3-1 opens so far that a current flows through the resistor R1 and a voltage across the resistor R1 drops. The voltage drop across the resistor R1 corresponds to the emitter-base voltage U E B of the transistor V4-2. The collector current of the transistor V4-2 flows into the resistor R4, so that the transistor V3-1 receives a reduced base current and allows a smaller current to flow through the resistor R1. By the mutual control of the transistors V4-2 and V3-1, a current through the resistor, which leads to a voltage drop across the resistor R1 of typically 0.6 V, is established.
  • the current of the current source is thus determined as the quotient of 0.6 V and the resistor R1. If the sum of the battery voltage and the base-emitter voltage U B E of the transistor V1 is smaller than the zener voltage of the zener diode V2, the current provided by the current source flows almost completely into the base of the transistor V1 and keeps it conducting. Only a small part of the current flows through the parallel to the Zener diode V2 resistor R2 to ground.
  • the current in the base of the transistor V1 can be controlled by this a charging current for the battery B, which is for example in the range of 250 mA for a lithium-ion battery of a cordless screwdriver. As soon as the sum of the charging voltage of battery B at terminal 3 and the base-emitter
  • a display circuit is constructed around a PNP transistor V4-1, resistors R5 and R6 and a light emitting diode (LED) V6.
  • the emitter of the transistor V4-1 is connected to the collector C of the transistor V1; the collector of the transistor V4-1 is connected to ground through the resistor R6 and the light emitting diode V6.
  • the base of the transistor V4-1 is connected through the resistor R5 to the collector of the transistor V4-2.
  • the emitter-collector voltage UEC of the transistor V4-2 which is composed of the emitter-base voltage UEB of the transistor V4-2 and the emitter-base voltage U E B of the transistor V3-1, is approximately 1, 2 V.
  • a charge end circuit is constructed around the PNP transistor V3-2, the resistor R3 and the capacitor C1.
  • the capacitor C1 is connected on the one hand to the base and on the other hand to the emitter of the transistor V3-2.
  • a resistor R3 leads to the base of the transistor V1.
  • the collector of the transistor V3-2 is connected to the base of the transistor V3-1 and the Emitter of the transistor V3-2 connected to the base of the transistor V4-2.
  • the end of the charging process is reached as soon as the battery voltage reaches a permissible charging voltage.
  • the current provided by the current source must now be adjusted so that the collector-base voltage of the transistor VI increases.
  • the voltage at the zener diode V2 With increasing battery voltage of the battery B, the voltage at the zener diode V2 also increases.
  • the zener diode V2 has a differential resistance, through which then flows an enlarged current. Consequently, since the current supplied by the current source is constant, the base current of the transistor V1 decreases. As a result, the collector-base voltage U C B of the transistor V3-1 also increases, so that the capacitor C1 is charged via the resistor R3. If the voltage across capacitor C1 is sufficiently high, transistor V3-1 will turn on and short the emitter-base path of transistor V3-1. This reduces the current provided by the current source, which leads to a further increase in the collector-base voltage U C B of the transistor V1.
  • the resistor R2 additionally reduces the voltage at the Zener diode, so that the base-emitter voltage U B E of the transistor V1 becomes negative Battery B is disconnected from the voltage source via the blocking base-emitter path of the transistor V1 and the charging current is interrupted.
  • the transistor V4-2 is then saturated, so that the transistor V4-1 no longer receives base current and stops driving, with the result that the

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie umfasst mit einen Transistor, durch den ein Ladestrom von einer Spannungsquelle in die an die Vorrichtung angeschlossene Batterie fließt, und an dessen Steuereingang eine Stromquelle angeschlössen ist, welche den Steuerstrom für den Transistor so einstellt, dass der Transistor bei Erreichen einer vorgegebenen maximalen Ladespannung an der Batterie abschaltet und damit den Ladestromfluss unterbricht. Die Stromquelle stellt den Steuerstrom des Transistors während des Ladens derart ein, dass der Transistor außerhalb seiner Sättigung betrieben wird.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie. Die Vorrichtung soll insbesondere zur Aufladung von Batterien geeignet sein, deren Aufladung spannungsgesteuert abläuft, wie das beispielsweise bei Lithium-Ionen- Batterien oder bei Bleibatterien der Fall ist.
In der DE 103 35 018 A1 wird vorgeschlagen, einen Transistor in einem Strompfad von einer Spannungsquelle zu der Batterie anzuordnen und den Steuereingang des Transistors an eine Stromquelle anzuschließen, die einen Steuerstrom für den Transistor derart einstellt, dass der Transistor bei Erreichen einer vorgegebenen maximalen Ladespannung an der Batterie abschaltet und den Lade- stromfluss unterbricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie anzugeben.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie, mit einem Transistor, durch den ein Ladestrom von einer Spannungsquelle in die an die Vorrichtung angeschlossene Batterie fließt und an dessen Steuereingang eine Stromquelle angeschlossen ist, welche den Steuerstrom für den Transistor so einstellt, dass der Transistor bei Erreichen einer vorgegebenen maximalen Ladespannung an der Batterie abschaltet und damit den Ladestrom- fluss unterbricht, wobei die Stromquelle den Steuerstrom des Transistors wäh- rend des Ladens derart einstellt, dass der Transistor außerhalb seiner Sättigung betrieben wird.
Dadurch ist es im Unterschied zu bekannten Schaltungen nicht erforderlich, ein Bauelement - etwa eine Diode oder einen Widerstand - in einen Strompfad von der Spannungsquelle zur Batterie einzufügen, um die Stromquelle an einem Spannungsabfall über dem Bauteil zu betreiben. Stattdessen reicht eine recht geringe, über Anschlüssen des ungesättigten Transistors abfallende Spannung aus, um die Stromquelle sicher zu betreiben. Durch Vermeiden des im Strompfad der Batterie angeordneten Bauteils wird die Vorrichtung einfacher und robuster; außerdem kann durch eine verringerte Anzahl an Bauteilen eine Kostensenkung bei der Produktion der Vorrichtung erzielt werden.
Ferner wird ein Spannungsabfall der Vorrichtung entlang des gesamten Strompfades zwischen der Spannungsquelle und der Batterie minimiert, weshalb eine Verlustleistung der Vorrichtung gegenüber bekannten Lösungen verringert sein kann. Eine Erwärmung der Vorrichtung im Betrieb kann also minimiert sein, was insbesondere zum Schutz gegen Unfälle eines Benutzers und zur Vermeidung einer thermischen Belastung der Batterie während des Ladevorgangs vorteilhaft ist. Gegebenenfalls kann die Spannungsquelle um den Betrag des verringerten Spannungsabfalls schwächer dimensioniert werden, wodurch weitere Kosteneinsparungen erzielt werden können.
Die Stromquelle kann an einer Spannung betrieben werden, die zwischen einer Klemme der Spannungsquelle und einem zur anderen Klemme der Spannungsquelle führenden Anschluss des Transistors anliegt. Der Transistor kann etwa einen Kollektor- und einen Emitter-Anschluss umfassen, wovon einer mit der Batterie und der andere mit einer Klemme der Spannungsquelle verbunden ist. Die Stromquelle kann mit dem mit der Spannungsquelle verbundenen Anschluss des Transistors und mit der anderen Klemme der Spannungsquelle verbunden sein. So passiert der von der Spannungsquelle zur Batterie fließende Strom als einziges Bauelement den Transistor. Vorzugsweise ist der Transistor vom NPN-Typ, sein Kollektor ist mit einer positiven Klemme der Spannungsversorgung und sein Emitter mit einem positiven Anschluss der Batterie verbunden. Vorzugsweise umfasst die Stromquelle einen zweiten und einen dritten Transistor, die vom PNP-Typ sind, wobei ein Steuereingang des zweiten Transistors mit einem Emitter des dritten Transistors und ein Steuereingang des dritten Transistors mit einem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist und wobei ein E- mitter des dritten Transistors über einen Widerstand mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist. Dadurch kann die Stromquelle derart aufgebaut werden, dass sich an dem Widerstand eine konstante Spannung einstellt, so dass eine Stromstärke der Stromquelle durch eine geeignete Dimensionierung des Widerstandes eingestellt werden kann.
Vorzugsweise ist an den Steuereingang des ersten Transistors eine Zenerdiode angeschlossen, deren Zenerspannung bei Erreichen der vorgegebenen maximalen Ladespannung an der Batterie überschritten wird, wobei der größte Teil des von der Stromquelle gelieferten Steuerstroms über die Zenerdiode abfließt, so dass der Steuerstrom für den ersten Transistor so klein wird, dass der erste Transistor öffnet und damit den Ladestromfluss unterbricht. Durch diese Auslegung kann eine sehr einfache und zuverlässige Ladeschaltung mit automatischer Abschaltung realisiert werden.
Es kann eine Ladeende-Schaltung vorgesehen sein, die bei einem sinkenden Basisstrom des ersten Transistors die Stromquelle nach Art einer Mitkopplung derart beeinflusst, dass der von der Stromquelle bereitgestellte Strom weiter sinkt. Durch die Mitkopplung wird eine besonders zuverlässige und gut definierte Abschaltung des Ladestroms am Ende des Ladevorgangs erreicht.
Es kann eine Anzeigeschaltung vorgesehen sein, die mit einem Signal der Stromquelle verbunden ist. Die Anzeigeschaltung stellt während eines Ladevorgangs der Batterie ein beispielsweise optisches Signal bereit, so dass ein Benutzer der Vorrichtung über ein Fortdauern des Ladevorgangs informiert wird. Die Anzeigeschaltung kann beispielsweise mit dem Steuereingang des dritten Transistors verbunden sein, wodurch eine einfache und sichere Signalisierung erreicht werden kann, ohne eine separat aufgebaute Einrichtung zum Bestimmen des Fließens des Ladestroms zu erfordern, was üblicherweise ein Erzeugen und Bestimmen eines Spannungsabfalls im Strompfad bedingt. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung, die eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie in Form einer elektrischen Schaltung zeigt, genauer beschrieben.
Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung 100 zum Aufladen einer Batterie ist beispielsweise zum Einsatz mit einer Batterie eines Handwerkzeugs wie einem Akkuschrauber oder einem ähnlichen Gerät geeignet. Die Schaltung 100 weist zwei Eingangsklemmen 1 und 2, an die eine nicht dargestellte Spannungsquelle, beispielsweise ein Netzteil, anschließbar ist, und zwei Ausgangsklemmen 3 und 4 auf, an die eine aufzuladende Batterie B angeschlossen wird. Die aufzuladende Batterie B ist beispielsweise eine Lithium-Ionen Batterie oder eine Bleibatterie. Die Klemme 3 liegt auf Plus-Potential der Batterie B, und die Klemme 4 liegt auf Masse.
Die Spannungsquelle weist vorzugsweise einen Innenwiderstand auf, der größer als Null ist. Der Innenwiderstand kann durch die Bauart der Spannungsquelle bedingt sein, beispielsweise kann bei einem Netzteil ein sogenannter„weicher" Transformator mit einer hohen Wicklungszahl mit einem relativ dünnen Wicklungsdraht verwendet werden. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Schaltung zur Strombegrenzung und/oder ein Längswiderstand in der Spannungsquelle vorgesehen werden. Bei einem Netzteil mit einem parallel zum Ausgang des Netzteils angeschlossenen Kondensator, wie er zürn Sieben einer im Netzteil gleichgerichteten Sinusspannung verwendet wird, kann sonst unmittelbar nach dem Anschließen der Schaltung 100 an das Netzteil ein sehr hoher Strom fließen, der einen vierten Transistor V3-2 zum Durchschalten bringen kann, so dass, wie unten ausgeführt ist, ein Ladevorgang der Batterie B nicht beginnt.
Um eine Beschädigung der Schaltung 100 bei verpolt angeschlossener Spannungsquelle zu vermeiden, kann im Bereich einer der Eingangsklemmen 1 , 2 eine Längsdiode (nicht dargestellt) vorgesehen sein, durch die der Strom der Schaltung 100 nur in der vorgesehenen Richtung fließen kann. Der Transistor V1 ist vom NPN-Typ und als Transistor verschaltet. Der Transistor V1 weist einen Kollektor C auf, der zur positiven Klemme 1 der Spannungsversorgung führt, und einen Emitter E, der zur Batterie B führt. Ferner ist ein Steuer- anschluss (die Basis) B des Transistors V1 vorgesehen. Ein Spannungsabfall der Schaltung 100 im Ladestrompfad beträgt insgesamt ca. 1 ,3 - 1 ,4V und setzt sich zusammen aus der Kollektor-Basis-Spannung UCB und der Basis-Emitter- Spannung ÜBE des Transistors V1 . Die zweite Eingangsklemme 2 und die zweite Ausgangsklemme 4 sind jeweils auf Massepotential gelegt. Damit der Transistor V1 einen Ladestrom durch die Batterie B fließen lässt, muss sein Steuereingang (die Basis) mit einem ausreichenden Steuerstrom beaufschlagt werden. Dieser Steuerstrom wird durch eine Stromquelle bereitgestellt, die um PNP-Transistoren V4-2 und V3-1 sowie die Widerstände R1 und R4 aufgebaut ist.
Die Basis des Transistors V4-2 ist mit dem Emitter des Transistors V3-1 verbunden und die Basis des Transistors V3-1 ist mit dem Kollektor des Transistors V4- 2 verbunden. Der Emitter des Transistors V3-1 ist über den Widerstand R1 mit dem Emitter des Transistors V4-2 verbunden, wobei der Emitter des Transistors V4-2 mit dem Kollektor C des Transistors V1 und der positiven Klemme 1 der
Spannungsversorgung verbunden ist. Von der Basis des Transistors V3-1 bzw. dem Kollektor des Transistors V4-2 führt ein Widerstand R4 an Masse. Der Kollektor des Transistors V3-1 ist an die Basis des Transistors V1 und über eine Ze- nerdiode V2, der ein Widerstand R2 parallel geschaltet ist, mit Masse verbunden.
Der Transistor V3-1 wird mit einem Strom angesteuert, der durch den Widerstand R4 fließt. Dadurch öffnet der Transistor V3-1 so weit, dass ein Strom durch den Widerstand R1 fließt und eine Spannung am Widerstand R1 abfällt. Die am Widerstand R1 abfallende Spannung entspricht der Emitter-Basis-Spannung UEB des Transistors V4-2. Der Kollektorstrom des Transistors V4-2 fließt in den Widerstand R4, so dass der Transistor V3-1 einen verminderten Basisstrom erhält und einen geringeren Strom durch den Widerstand R1 fließen lässt. Durch die gegenseitige Steuerung der Transistoren V4-2 und V3-1 stellt sich ein Strom durch den Widerstand ein, der zu einem Spannungsabfall über den Widerstand R1 von typischerweise 0,6 V führt. Der Strom der Stromquelle bestimmt sich also als der Quotient aus 0,6 V und dem Widerstand R1. Ist die Summe aus der Batteriespannung und der Basis-Emitter-Spannung UBE des Transistors V1 kleiner als die Zenerspannung der Zenerdiode V2, fließt der von der Stromquelle bereitgestellte Strom fast vollständig in die Basis des Tran- sistors V1 und hält diesen leitend. Nur ein kleiner Teil des Stroms fließt durch den zur Zenerdiode V2 parallel geschalteten Widerstand R2 nach Masse ab. Durch den Strom in die Basis des Transistors V1 kann durch diesen ein Ladestrom für die Batterie B gesteuert werden, der beispielsweise im Bereich von 250 mA für eine Lithium-Ionen-Batterie eines Akkuschraubers liegt. Sobald die Sum- me der Ladespannung der Batterie B an der Klemme 3 und der Basis-Emitter-
Spannung ÜBE des Transistors V1 einen Wert erreicht hat, welcher der Zenerspannung der Zenerdiode V2 entspricht, fließt der größte Teil des von der Stromquelle gelieferten Steuerstromes über die Zenerdiode V2 nach Masse ab. Das bedeutet, dass der Steuerstrom für den Transistor V1 so klein wird, dass er nicht mehr ausreicht, den Transistor V1 zu schließen. Dann öffnet der Transistor
V1 und unterbricht den Ladestrom zur Batterie B.
Eine Anzeigeschaltung ist um einen PNP-Transistor V4-1 , Widerstände R5 und R6 sowie eine Leuchtdiode (LED) V6 aufgebaut. Der Emitter des Transistors V4- 1 ist mit dem Kollektor C des Transistors V1 verbunden; der Kollektor des Transistors V4-1 ist über den Widerstand R6 und die Leuchtdiode V6 mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors V4-1 ist über den Widerstand R5 mit dem Kollektor des Transistors V4-2 verbunden. Während des Ladens beträgt die Emitter- Kollektor-Spannung UEC des Transistors V4-2, die sich aus der Emitter-Basis- Spannung UEB des Transistors V4-2 und der Emitter-Basis-Spannung UEB des Transistors V3-1 zusammensetzt, etwa 1 ,2 V. Damit kann durch den Widerstand R5 ein Strom fließen, der ausreicht, um den Transistor V4-1 anzusteuern, so dass ein Strom vom Kollektor C des Transistors V1 durch den Transistor V4-1 , den Widerstand R6 und die Leuchtdiode V6 fließt und die Leuchtdiode V6 leuchtetet. Das Leuchten zeigt den laufenden Ladevorgang an.
Eine Ladeende-Schaltung ist um den PNP-Transistor V3-2, den Widerstand R3 und den Kondensator C1 aufgebaut. Der Kondensator C1 ist einerseits mit der Basis und andererseits mit dem Emitter des Transistors V3-2 verbunden. Von der Basis des Transistors V3-2 führt ein Widerstand R3 zur Basis des Transistors V1. Der Kollektor des Transistors V3-2 ist mit der Basis des Transistors V3-1 und der Emitter des Transistors V3-2 mit der Basis des Transistors V4-2 verbunden. Ist der Transistor V1 wie oben beschrieben angesteuert, verringert sich die Kollektor-Basis-Spannung UCB des Transistors V1 , bis der Transistor V3-1 gesättigt ist. Damit bleibt die Spannung über dem Kondensator C1 sehr klein und der Transis- tor V3-2 bleibt gesperrt, so dass der Ladevorgang fortgesetzt wird.
Das Ende des Ladevorgangs ist erreicht, sobald die Batteriespannung eine zulässige Ladespannung erreicht. Der von der Stromquelle bereitgestellte Strom muss nun so eingestellt werden, dass die Kollektor-Basis-Spannung des Transis- tors VI ansteigt.
Mit steigender Batteriespannung der Batterie B steigt auch die Spannung an der Zenerdiode V2. Die Zenerdiode V2 weist einen differentiellen Widerstand auf, durch den dann ein vergrößerter Strom fließt. Da der von der Stromquelle gelieferte Strom konstant ist, nimmt folglich der Basisstrom des Transistors V1 ab. Damit steigt auch die Kollektor-Basis-Spannung UCB des Transistors V3-1 , so dass der Kondensator C1 über den Widerstand R3 aufgeladen wird. Ist die Spannung über dem Kondensator C1 ausreichend groß, so steuert der Transistor V3-1 durch und schließt die Emitter-Basis-Strecke des Transistors V3-1 kurz. Dadurch vermindert sich der von der Stromquelle bereitgestellte Strom, was zu einem weiteren Anstieg der Kollektor-Basis-Spannung UCB des Transistors V1 führt. Diese Selbstverstärkung entspricht einer Mitkopplung, man spricht auch davon, dass die Schaltung 100„kippt". Der Widerstand R2 vermindert die Spannung an der Zenerdiode zusätzlich, so dass die Basis-Emitter-Spannung UBE des Transistor V1 negativ wird. Damit ist die Batterie B über die sperrende Basis- Emitter-Strecke des Transistors V1 von der Spannungsquelle getrennt und der Ladestrom ist unterbrochen.
Der Transistor V4-2 ist dann gesättigt, so dass der Transistor V4-1 keinen Basis- ström mehr bekommt und nicht mehr durchsteuert, was zur Folge hat, dass die
Leuchtdiode V6 erlischt.

Claims

Ansprüche
Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie (B), mit einem ersten Transistor (V1 ), durch den ein Ladestrom von einer Spannungsquelle in die an die Vorrichtung (100) angeschlossene Batterie (B) fließt und an dessen Steuereingang eine Stromquelle (V4-2, V3-1 , R1 , R4) angeschlossen ist, welche den Steuerstrom für den ersten Transistor (V1 ) so einstellt, dass der erste Transistor (V1 ) bei Erreichen einer vorgegebenen maximalen Ladespannung an der Batterie (B) abschaltet und damit den Ladestromfluss unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (V4-2, V3-1 , R1 , R4) den Steuerstrom des ersten Transistors (V1 ) während des Ladens derart einstellt, dass der erste Transistor (V1 ) außerhalb seiner Sättigung betrieben wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (V4-2, V3-1 , R1 , R4) an einer Spannung betrieben wird, die zwischen einer Klemme (2) der Spannungsquelle und einem zur anderen Klemme (1 ) der Spannungsquelle führenden Anschluss (C) des ersten Transistors (V1 ) anliegt.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (V4-2, V3-1 , R1 , R4) einen zweiten (V4-2) und einen dritten Transistor (V3-1 ) umfasst, die beide vom PNP-Typ sind, wobei ein Steuereingang des zweiten Transistors (V4-2) mit einem Emitter des dritten Transistors (V3-1 ) und ein Steuereingang des dritten Transistors (V3-1 ) mit einem Kollektor (C) des zweiten Transistors (V4-2) verbunden ist und wobei ein Emitter des dritten Transistors (V3-1 ) über einen Widerstand (R1 ) mit dem Kollektor (C) des ersten Transistors (V1 ) verbunden ist.
4. Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Steuereingang des ersten Transistors (V1 ) eine Zenerdiode (V2) angeschlossen ist, deren Zenerspannung bei Erreichen der vorgegebenen maximalen Ladespannung an der Batterie (B) überschritten wird, wobei ein Teil des von der Stromquelle (V4-2, V3-1 , R1 , R4) gelieferten Steuerstroms über die Zenerdiode (V2) abfließt, so dass der Steuerstrom für den ersten Transistor (V1 ) so klein wird, dass der erste Transistor (V1 ) öffnet und damit den Ladestromfluss unterbricht.
5. Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladeende-Schaltung (V3-2, R3, C1 ) vorgesehen ist, die bei einem sinkenden Steuerstrom des ersten Transistors (V1 ) die Stromquelle (V4-2, V3-1 , R1 , R4) nach Art einer Mitkopplung derart beeinflusst, dass der von der Stromquelle (V4-2, V3-1 , R1 , R4) bereitgestellte Strom weiter sinkt.
6. Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeschaltung (V4-1 , R6, V6, R5) vorgesehen ist, die auf der Basis eines Signals der Stromquelle ein auf den Ladevorgang der Batterie (B) hinweisendes Signal bereitstellt.
7. Vorrichtung (100) nach Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeschaltung (V4-1 , R6, V6, R5) mit dem Steuereingang des dritten Transistors (V3-1 ) verbunden ist.
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