NL8902221A - Laadapparaat voor oplaadbare cellen. - Google Patents

Description

Laadapparaat voor oplaadbare cellen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het laaen van oplaadbare cellen, en in het hijzonaer op een oergelijke inrichting, die geschikt is voor voeding met een energiebron met een variabel spanningsniveau.

Inrichtingen voor het laden van oplaadbare cellen zijn algemeen bekend. Deze zijn in het algemeen geschikt voor aansluiting op oe netspanning. Er zijn ook van oergelijke laadinrichtingen bekend, die geschikt zijn voor aansluiting op een auto-accu, ous voor een spanning van ca. 12 V.

Er zijn echter situaties, bijvoorbeeld in gebieaen met een gebrekkige infrastructuur, waar een distributienet ontbreekt, zooat een laadapparaat niet op een dergelijk net kan worden aangesloten. In een dergelijke situatie is veelal wel elektrische energie beschikbaar, die afkomstig is van bijvoorbeeld een aggregaat, accu's, of zonnecellen. Deze bronnen van elektrische energie leveren een vrij divers spanningsniveau. Er bestaat dan ook behoefte aan laaoapparaten voor oergelijke oplaadbare cellen, die gevoed kunnen woroen met een voedingsspanning van een uiteenlopend niveau.

Ook oergelijke laadapparaten zijn 'bekend. Deze lijden echter aan het nadeel, dat oe aanpassing van het voe-aingsspanningsniveau aan het spanningsniveau van de op te laden cellen veelal geschiedt door middel van een serieschake-ling van een weerstand en een zenerdiode. Zeker m het geval van een relatief hoge voedingsspanning wordt een zeer groot deel van de door de voedingsbron geleverde energie geoissi-peerd in de weerstand.

Aangezien in situaties, waarin een openbaar net ontbreekt, elektrische energie in het algemeen schaars is, is het van belang de dissipatie van een oergelijk laadapparaat zoveel mogelijk te beperken.

De onderhavige uitvinding poogt dan ook een laaoap-paraat te verschaffen, dat een zo klein mogelijke dissipatie heeft.

Dit doel wordt bereikt doordat de inrichting voor- zien is van een schakelende spanningsomzetter.

Dergelijke schakelende spanningsomzetters heboen een zeer geringe dissipatie, aangezien de aanpassing van het spanningsniveau plaatsvindt door periodiek de stroomtoevoer te onderbreken en niet door het dissiperen van elektrische energie in een serieweerstand. Met deze maatregelen wordt dan ook een omzetter verkregen, waarvan de dissipatie gering is.

Deze faktor is in het bijzonder van belang bij voeding van de laadinrichting door een zonnepaneel, aangezien het van het grootste belang is, de relatief geringe, door een zonnepaneel opgewekte energie zoveel mogelijk verliesvrij te gebruiken.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin voorstellen: fig. 1: een principeschema van de schakeling, die toegepast wordt bij het laadapparaat volgens de onderhavige uitvinding; fig. 2: een verder uitgewerkt schema van bovengenoemd laadapparaat; en fig. 3: een perspectivisch aanzicht van een eerste uitvoeringsvooroeeld van het laadapparaat volgens de onderhavige uitvinding.

De in fig. 1 afgeheelde schakeling wordt gevormd door aansluitklemmen 1, 2, waarop de voedingsspanning wordt aangelegd, en door vier klemmenparen 3, 4, waarop de op te laden cellen worden aangesloten. Verder omvat de schakeling een oscillator 5, die een oscillatiesignaal afgeeft, waarvan de frequentie vast is, maar waarmee de "duty cycle" of werk-faktor afhankelijk is van het verschil van via twee ingangs-aansluitingen van de oscillator 5 toegevoerde spanningen. De uitgangsaansluiting van de oscillator is verbonden met de basis van een vermogenstransistor 6, waarvan de collector via een serieweerstand en een diode 7 op de aansluitklem 2 voor de voedingsspanning is aangesloten, terwijl de emitter van de vermogenstransistor 6 via een afvlakspoel 9 met de aansluitklemmen 3 voor de cellen is ver-

Donaen en via een vrijloopdioae 8 met aarde is verbonden. Veraer zijn in üe leidingen, die naar de aansluitklemmen 3 toevoeren weerstanden 10 aangebracht. Overigens is een condensator 11 over de aansluitingen 3, 4 geschakeld. Tevens zijn ce aansluitpunten 3 via een spanningsdeler 12 met één ingang van de oscillator 5 veroonden, terwijl de andere ingang van de oscillator 5 met een referentiespanningsbron 13 is verbonden.

De werking van oeze schakeling is als volgt: Het ooor oe oscillator 5 afgegeven uitgangssignaal wordt door oe vermogenstransistor 6 versterkt, en via de afvlakspoel 9 en ae desbetreffende weerstand 10 aan de tussen de aansluitklemmen 3 en 4 geplaatste cellen toegevoero. Hierbij wordt oe spanning op het knooppunt tussen de afvlakspoel 9 en de aes-oetreffende weerstand 10 via een spanningsdeler 12 toegevoero aan één ingangsaansluiting van de oscillator 5. In afhankelijkheid van oeze spanning wordt de werkfaktor van de oscillator geregeld, zodat de spanning op het desbetreffende punt zoveel mogelijk gelijk wordt gehouden. Hierbij wordt uiteraard gerefereerd aan de referentiespanningsbron 13. De desbetreffende spanning is zodanig gekozen, dat de maximale laaostroom van de op te laden cellen niet wordt overschreden-Veraer zal oe laaostroom bij het in meerdere mate gevuld raken van de cellen afnemen, aangezien dan de spanningsval over de desbetreffende weerstand 10 afneemt.

De funktie van de vrijloopoiode 8 is om te voorkomen, dat een negatieve emitterstroom ooor de transistor 6 zal gaan lopen. Verder dient diode 7 voor het beschermen van de schakeling tegen omgepoolde aansluiting.

Deze schakeling is in fig. 2 meer in detail weergegeven, waarbij tussen de aansluitklemmen 1, 2 een seriescha-keling van een LED 14 en een weerstand 15 is aangebracht, waarmee aangegeven wordt, dat voedingsspanning op het laadap-paraat is aangesloten.

Verder is een afvlakcondensator 16 aangebracht.

Voor het laden van oplaadbare cellen met een hogere spanning, bijvoorbeeld 9 V is een serieschakeling van een weerstand 17 en een zenerdioae 18 aangebracht. Aan weerszijden van de zenerdiode 18 is een klem 19, resp. 20 aangebracht, waarop een desbetreffende oplaadbare cel kan woroen aangesloten.

De oscillator 5 wordt gevormd door een oscillator met vaste frequentie 21, en een vergelijkingsschakeling 22, op één ingangsaansluiting waarvan de referentiespanningsbron 13 is aangesloten en op oe andere aansluiting, waarvan de spanningsdeler 12 is aangesloten. Het uitgangssignaal van oe vergelijkingsschakeling 22 wordt aan een combinatie van een poortschakeling 23 en een flipflop 24 toegevoerd, terwijl het uitgangssignaal van de flipflop via een reeks achter elkaar geschakelde vermogenstransistoren 6, 25 en 26 aan de afvlak-spoel 9 wordt toegevoerd.

Overigens stemt deze schakeling geheel overeen met de in fig.1 afgebeelde schaxeling, met dien verstande, oat bij de schakeling volgens fig. 2 aparte aansluitklemmen 27, 28 zijn aangebracht voor het aansluiten van oplaadbare cellen met een andere laadstroomkarakteristiek. Daartoe zijn voor-schakelweerstanoen 29 aangebracht met een andere waarde oan de voorschakelweerstanden 10.

In fig. 3 is het laadapparaat volgens de onderhavige uitvinding afgeheeld. Het wordt gevormd door een huis 30. In het, bijvoorbeeld van kunststof vervaardigde huis 30 is een vak 31 aangebracht, waarin nokken 32 zijn aangebracht, waardoor op te laden cellen worden gelocaliseerd. Voor het maken van de verbinding met de cellen zijn aansluitklemmen 27, resp. 3 aangebracht. Hierbij zijn de aansluitklemmen 27 geschikt voor kleine cellen, die in het algemeen een kleinere laaostroom hebben, terwijl de aansluitklemmen 3 geschikt zijn voor grotere cellen. Door de V-vormige nokken 32 worden de cellen zodanig gelocaliseerd, dat de goede aansluiting wordt benaderd. Aan de andere zijde van het vak, die niet in de tekening is weergegeven, zijn beweegbare aansluitklemmen 28, 4 aangebracht, die in de axiale richting van de desbetreffende cellen beweegbaar zijn en door een veerkracht tegen de cellen aan worden gedrongen. Aldus wordt een goede aansluiting ver- kregen.

Verder is een aansluitvak 33 aangebracht voor cellen met een hoger spanningsniveau, terwijl in welk vak 33 de klemmen 19, 20 zijn aangebracht. Tenslotte is een snoer voor aansluiting met de aansluitpunten 1, 2 aangeoracht.

Uiteraard kan de uitvinding ook toegepast worden op een apparaat, oat geschikt is voor het laden van meer of minder dan vier cellen, terwijl het apparaat ook geschikt kan zijn voor cellen met verschillende laadstromen.

Claims (9)

1. Inrichting voor het laden van oplaadbare cellen, geschikt voor voeding met een energieoron met een variabel spanningsniveau, met het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van een schakelende spanningsomzetter.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spanningsomzetter een vaste frequentie heeft, en dat de werkfaktor van de spanningsomzetter variabel is.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de werkfaktor geregeld wordt in afhankelijkheid van het spanningsniveau op de klemmen van de te laden cellen.

4. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de werkfaktor zodanig wordt geregeld, oat de aan de cellen toegevoerde stroom een maximale waaroe niet overschrijdt.

5. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het spanningsniveau van de cellen 1,44 V bedraagt.

6. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de voedingsspanning tus sen 5 V en 40 V ligt.

7. Inrichting volgens conclusie 5 en 6, met het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van een orgaan voor het opladen van een cel met nominale spanning van 9 V.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het oplaadorgaan voor een cel van

9 V voorzien is van een een zenerdiode incorporerende spanningsdeler.