ES2268561T3 - Cargador de baterias con deteccion de presencia de la bateria. - Google Patents
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Abstract
Cargador (20) que comprende: un controlador (21) que tiene una entrada (17) y una salida; un primer terminal (12) para conectar un paquete de baterías al controlador; una línea de conexión dispuesta entre el primer terminal (12) y la entrada (17) del controlador; y una fuente de corriente (22) conectada al controlador para proporcionar energía al paquete de baterías (10) en uso, proporcionando la fuente de corriente la energía al paquete de baterías (10) a través de la línea de conexión: caracterizado porque el controlador (21) envía una señal de pulso a la línea de conexión a través de la salida, mediante la cual el controlador determina si el paquete de baterías está conectado al cargador por la presencia de una señal de pulso en la entrada (17) del controlador (21).
Description
Cargador de baterías con detección de presencia
de la batería.
La presente invención se refiere de manera
general a cargadores de baterías y más particularmente a cargadores
de baterías con sistema de circuitos de protección.
Los paquetes de baterías para herramientas
mecánicas portátiles, herramientas de utilización en el exterior y
ciertos aparatos domésticos y de cocina pueden incluir baterías
recargables, tales como baterías de litio, níquel cadmio, hidruro de
níquel-metal y de plomo-ácido, de manera que se
pueden recargar en lugar de sustituir. Por lo tanto, se consigue un
ahorro de coste sustancial.
Es preferible proporcionar un cargador que
reconoce cuándo se ha conectado un paquete de baterías a efectos de
empezar la carga.
Según la presente invención, se emplea un
cargador de paquete de baterías mejorado. El cargador incluye un
controlador que tiene una entrada y una salida, un primer terminal
para conectar un paquete de baterías al controlador, una línea de
conexión dispuesta entre el primer terminal y la entrada del
controlador, una fuente de corriente conectada al controlador para
proporcionar energía al paquete de baterías, proporcionando la
fuente de corriente la energía al paquete de baterías a través de la
línea de conexión, en el que el controlador envía una señal de pulso
a la línea de conexión a través de la salida, mediante la cual el
controlador determina si el paquete de baterías está conectado al
cargador por la presencia de la señal de pulso en la entrada del
controlador.
Se describen características y ventajas
adicionales de la presente invención y serán evidentes a partir de
los dibujos adjuntos y de la descripción detallada a
continuación.
Los dibujos adjuntos ilustran las realizaciones
preferentes de la invención según la aplicación práctica de los
principios de la misma y en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques
simplificado de un paquete de baterías y un cargador;
la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra
un método según la presente invención;
la figura 3 es un diagrama esquemático del
cargador según la presente invención.
La invención se describe a continuación con
referencia a las figuras adjuntas, en las que números similares
designan partes similares.
Haciendo referencia a las figuras
1-2, un paquete de baterías (10) se conecta a un
cargador (20). El paquete de baterías (10) puede comprender una
serie de elementos de batería (11) conectados en serie y/o en
paralelo, que determinan la tensión y la capacidad de almacenamiento
para el paquete de baterías (10). El paquete de baterías (10) puede
incluir tres contactos de batería; el primer contacto de batería
(12), el segundo contacto de batería (13) y el tercer contacto de
batería (14). El contacto de batería (12) es el terminal B+
(positivo) para el paquete de baterías (10). El contacto de batería
(14) es el terminal B- o terminal negativo/común. El contacto de
batería (13) es el terminal S o sensor. Los contactos de batería
(12) y (14) reciben la corriente de carga enviada desde el cargador
(20) (preferentemente desde la fuente de corriente (22), tal como se
comenta más adelante) para cargar el paquete de baterías (10).
Tal como se muestra en la figura 1, los
elementos de batería (11) están conectados entre los contactos de
batería (12) y (14). Además, preferentemente conectado entre los
contactos de batería (13) y (14) está un dispositivo sensor de
temperatura (15), tal como una resistencia de coeficiente de
temperatura negativo (NTC), o un termistor, R_{T}. El dispositivo
sensor de temperatura se encuentra preferentemente en proximidad más
cercana a los elementos (11) para controlar la temperatura de la
batería. Los expertos en la técnica reconocerán que otros
componentes, tales como condensadores, etc., o circuitos, pueden ser
utilizados para proporcionar una señal representativa de la
temperatura de la batería.
El cargador (20) comprende preferentemente un
controlador (21), que a su vez incluye un terminal positivo (B+)
(17) y un terminal negativo (B-) (18), que están acoplados al
paquete de baterías (10) a través de los contactos de batería (12) y
(14), respectivamente. El terminal positivo puede actuar también
como una entrada, preferentemente una entrada analógica/digital A/D,
a efectos de que el controlador (21) detecte la tensión del paquete
de baterías. Además, el controlador (21) puede incluir otra entrada
TC, preferentemente una entrada analógica/digital, que está acoplada
al dispositivo sensor de temperatura (15) a través del tercer
contacto de batería (13) (S). Esto permite que el controlador (21)
controle la temperatura de la batería.
El controlador (21) puede incluir un
microprocesador (23) para controlar la carga y supervisar el
funcionamiento. El controlador (21) puede controlar un generador de
carga para proporcionar energía al paquete de baterías (10), tal
como una fuente de corriente (22) que proporciona corriente al
paquete de baterías (10). Esta corriente puede ser una corriente de
carga rápida y/o una corriente de equilibrado. La fuente de
corriente (22) puede estar integrada en el interior del controlador
(21).
El controlador (21) puede tener una memoria (25)
para el almacenamiento de datos. La memoria (25) puede estar
integrada en el interior del controlador (21) y/o el microprocesador
(23).
El controlador (21) tiene preferentemente una
salida de impulsos PO, que envía una señal de pulso a la misma línea
que envía energía al paquete de baterías (10). La señal de pulso
puede tener una amplitud de 5 voltios. Preferentemente la señal de
pulso generada por el controlador (21) circula a través de un diodo
(D23) y/o una resistencia (R54).
Con dicha disposición, el controlador (21) puede
determinar si un paquete de baterías (10) se ha conectado al
cargador (20). La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra el
proceso para determinar si un paquete de baterías (10) se ha
conectado al cargador (20).
En primer lugar, la fuente de corriente (22)
debe estar desconectada (ST1). El controlador (21) envía
posteriormente una señal de pulso a través de la salida de pulso PO
(ST2).
El controlador (21) comprueba entonces si la
entrada A/D ha recibido un pulso (ST3). Si se ha recibido un pulso,
un paquete de baterías (10) no se encuentra conectado al cargador
(20).
Por otra parte, si no se ha recibido un pulso,
el controlador (21) interpretaría esto como que un paquete de
baterías (10) está conectado al cargador (20). Los expertos en la
técnica reconocerán que la tensión en una entrada A/D será
sustancialmente constante dado que la resistencia (R54) y el diodo
(D23) no permitirán que una corriente significativa genere una señal
AC a través de la batería. Dado que el pulso no ha sido recibido, el
controlador (21) empezaría entonces a cargar el paquete de baterías
(10) conectando la fuente de corriente (22) (ST4).
El controlador (21) detecta entonces la tensión
de la batería VO a través de la entrada A/D (ST5). El controlador
(21) compara la tensión de la batería VO con un cierto umbral X
(ST6). Si la tensión de la batería VO se encuentra por debajo del
umbral X, la carga continúa y el controlador (21) continúa
detectando y comparando la tensión de la batería VO.
Si la tensión de la batería VO supera (o es
igual) al umbral X, el controlador (21) asume entonces que el
paquete de la batería (10) ha sido retirado del cargador (20) e
interrumpe la carga desconectando la fuente de corriente. Los
expertos en la técnica reconocerán que es preferente proporcionar un
umbral relativamente elevado a efectos de no finalizar la carga
prematuramente, dando como resultado un paquete de baterías sin
cargar. En consecuencia, es preferente proporcionar un umbral de por
lo menos 30 voltios.
La figura 3 es un diagrama esquemático ejemplar
del cargador de la figura 1. Preferentemente, los valores de los
diferentes componentes son los que siguen:
- C1
- 0,1 microfaradios
- C2A
- 1.000 microfaradios
- C2B
- 1.000 microfaradios
- C2C
- 1.000 microfaradios
- C3
- 0,1 microfaradios
- C5
- 102 picofaradios
- C6
- 0,1 microfaradios
- C7
- 47 microfaradios
- C8
- 0,001 microfaradios
- C9
- 0,1 microfaradios
- C10
- 0,001 microfaradios
- C11
- 220 picofaradios
- C12
- 0,1 microfaradios
- C14
- 0,01 microfaradios
- C15
- 0,1 microfaradios
- C22
- 1 microfaradio
- C26
- 1 microfaradio
- C29
- 0,1 microfaradios
- C51
- 0,1 microfaradios
- C52
- 0,01 microfaradios
- C62
- 100 picofaradios
- C65
- 0,001 microfaradios
- C67
- 0,01 microfaradios
- C68
- 0,1 microfaradios
- C69
- 47 microfaradios
- C70
- 0,0022 microfaradios
- C71
- 0,22 microfaradios
- C72
- 0,1 microfaradios
- CR51
- Diodo FRD T220 STPR1020CT
- D2
- Diodo FRD 1 A 1000 V DO204 BYV26E
- D6
- Diodo SW .3 A 75 V MELF
- D7
- Diodo SW 200 mA 75 V DO-35
- D8
- Diodo SW .3 A 75 V MELF
- D9
- Diodo SW 200 mA 75 V DO-35
- D10
- Diodo SW .3 A 75 V MELF
- D11
- Diodo SW .3 A 75 V MELF
- D17
- Diodo SW .3 A 75 V MELF
- D21
- Diodo SW .3 A 75 V MELF
- D22
- Diodo SW .3 A 75 V MELF
- D23
- Diodo SW 200 mA 75 V DO-35
- D29
- Diodo SW .3 A 75 V MELF
- FL1
- LF 780 microhenrios
- IC1
- UC3845BN
- IC2
- Microprocesador
- IC4
- LM358
- L1
- 1,1 microhenrios
- L2
- 1,1 microhenrios
- NTC1
- Termistor, 100 K
- Q1
- FET 60 V 50 A T220 IRFZ44N
- Q2
- FET 60 V 50 A T220 IRFZ44N
- Q3
- MMBT4401 SMT
- Q7
- MMBT4403 SMT
- Q8
- MMBT4401 SMT
- Q9
- MMBT4401 SMT
- R2
- 47 kiloohmios
- R4
- 5,1 kiloohmios
- R5
- 3 kiloohmios
- R6
- 1 kiloohmio
- R7
- 33 ohmios
- R8
- 33 ohmios
- R9
- 1 kiloohmio
- R10
- 43 kiloohmios
- R11
- 12 kiloohmios
- R12
- 220 kiloohmios
- R13
- 100 ohmios
- R14
- 18 kiloohmios
- R15
- 2,2 ohmios
- R16
- 220 kiloohmios
- R27
- 80,6 kiloohmios
- R28
- 14 kiloohmios
- R31
- 47,5 kiloohmios
- R33
- 39 kiloohmios
- R43
- 470 ohmios
- R47
- 8,25 kiloohmios
- R48
- 8,2 kiloohmios
- R49
- 10 kiloohmios
- R52
- 1 kiloohmios
- R53
- 4,02 kiloohmios
- R54
- 470 ohmios
- R55
- 4,7 kiloohmios
- R56
- 82 kiloohmios
- R57
- 2 kiloohmios
- R58
- 1 kiloohmio
- R59
- 10 kiloohmios
- R60
- 82 kiloohmios
- R61
- 100 kiloohmios
- R62
- 100 kiloohmios
- R63
- 100 kiloohmios
- R64
- 470 ohmios
- R66
- 10 kiloohmios
- R67
- 100 kiloohmios
- R68
- 1 kiloohmio
- R69
- 10 kiloohmios
- R76
- 100 kiloohmios
- R83
- 100 kiloohmios
- R86
- 910 ohmios
- R87
- 1 kiloohmio
- R94
- 330 ohmios
- R95
- 1,2 kiloohmios
- R96
- 1,5 kiloohmios
- R97
- 1,2 kiloohmios
- R98
- 30 kiloohmios
- R99
- 200 kiloohmios
- R100
- 10 kiloohmios
- R101
- 10 kiloohmios
- R102
- 300 ohmios
- R103
- 10 kiloohmios
- T1
- Transformador
- U4
- Regulador de tensión IC 5 V 0,1 A T92 3PIN 7805
- VR51
- Resistencia variable 1 kiloohmio
- Z1
- Varistor 20 VAC 6 J 1000A
- ZD1
- Diodo zener 0,5 W 18 B MELF
- ZD2
- Diodo zener 0,5 W 20 B MELF
- ZD3
- Diodo zener 0,5 W 6,2 B MELF
- ZD4
- Diodo zener P6KE51A
- ZD5
- Diodo zener 0,5 W 15 B MELF
- ZD6
- Diodo zener 0,5 W 15 B DO-35
- ZD7
- Diodo zener 0,5 W 5,1 C MELF
- ZD8
- Diodo zener 0,5 W 5,1 C MELF
- ZD9
- Diodo zener 0,5 W 12 C MELF
- ZD51
- Diodo zener 0,5 W 36 V RLZTE1139B/TZMB36 MELF
Los expertos en la técnica reconocerán que la
salida de pulso PO y la entrada son las patillas (15) y (7) del IC2,
respectivamente. Los expertos en la técnica también reconocerán que
el diodo D23 y la resistencia R54 son los mismos componentes en las
figuras 1 y 3.
Los expertos en la técnica deben reconocer que
el cargador mostrado en la figura 3 se puede conectar a una batería
de automóvil en lugar de una fuente AC. No obstante, los expertos en
la técnica sabrán cómo modificar la fuente de alimentación que se
encuentra en el interior del cargador para admitir energía de una
fuente AC.
Claims (14)
1. Cargador (20) que comprende:
un controlador (21) que tiene una entrada (17) y
una salida;
un primer terminal (12) para conectar un paquete
de baterías al controlador;
una línea de conexión dispuesta entre el primer
terminal (12) y la entrada (17) del controlador; y una fuente de
corriente (22) conectada al controlador para proporcionar energía al
paquete de baterías (10) en uso, proporcionando la fuente de
corriente la energía al paquete de baterías (10) a través de la
línea de conexión:
caracterizado porque el controlador (21)
envía una señal de pulso a la línea de conexión a través de la
salida, mediante la cual el controlador determina si el paquete de
baterías está conectado al cargador por la presencia de una señal de
pulso en la entrada (17) del controlador (21).
2. Cargador, según la reivindicación 1, en el
que el cargador se puede conectar a una batería de automóvil.
3. Cargador, según la reivindicación 1, en el
que el cargador se puede conectar a una fuente AC.
4. Combinación de cargador/paquete de
baterías que comprende:
un paquete de baterías (10);
un cargador (20) para cargar el paquete de
baterías que comprende;
- un controlador (21) que tiene una entrada (17) y una salida;
- un primer terminal (12) para conectar el paquete de baterías al controlador;
- una línea de conexión dispuesta entre el primer terminal (12) y la entrada (17) del controlador;
- una fuente de corriente (22) conectada al controlador para proporcionar energía al paquete de baterías (10), proporcionando la fuente de corriente la energía al paquete de baterías a través de la línea de conexión;
caracterizada porque el
controlador (21) envía una señal de pulso a la línea de conexión a
través de la salida, mediante la cual el controlador determina si el
paquete de baterías está conectado al cargador por la presencia de
la señal de pulso en la entrada (17) del
controlador.
5. Combinación de cargador/paquete de
baterías, según la reivindicación 4, en la que el cargador se puede
conectar a una batería de automóvil.
6. Combinación de cargador/paquete de
baterías, según la reivindicación 4, en la que el cargador se puede
conectar a una fuente AC.
7. Método para detectar si un paquete de
baterías está conectado a un cargador, caracterizado el
método porque:
el cargador proporciona un controlador que tiene
una entrada y una salida, un primer terminal para conectar el
paquete de baterías al controlador, una línea de conexión dispuesta
entre el primer terminal y la entrada del controlador, una fuente de
corriente conectada al controlador para proporcionar energía al
paquete de baterías, proporcionando la fuente de corriente la
energía al paquete de baterías a través de la línea de conexión,
enviando una señal de pulso a la línea de conexión a través de la
salida; y porque
detecta una presencia de la señal de pulso en la
entrada del controlador.
8. Método, según la reivindicación 7, que
además comprende la desconexión de la fuente de corriente antes de
enviar la señal de pulso.
9. Método, según la reivindicación 7, que
comprende además la conexión de la fuente de corriente si no se
detecta la señal de pulso.
10. Método, según la reivindicación 7, que
comprende además la detección de la tensión del paquete de
baterías.
11. Método, según la reivindicación 10, que
comprende además la comparación de la tensión con respecto a un
umbral predeterminado.
\newpage
12. Método, según la reivindicación 11, que
comprende además la detención del proceso de carga si la tensión
supera el umbral predeterminado.
13. Método, según la reivindicación 11, que
comprende además la continuación de un proceso de carga si la
tensión se encuentra por debajo del umbral predeterminado.
14. Método, según la reivindicación 11, en el
que el umbral predeterminado es por lo menos 30 voltios.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
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