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TECHNIKBEREICH
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Diese Offenbarung bezieht sich auf ein Batterieladegerät. Das Batterieladegerät kann zum Wiederaufladen mindestens einer wiederaufladbaren Batterie verwendet werden, wobei das Batterieladegerät unterschiedliche Ladespannungen an die mindestens eine wiederaufladbare Batterie ausgeben kann, je nachdem, an welchen zugehörigen Ausgang die mindestens eine wiederaufladbare Batterie angeschlossen ist.
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HINTERGRUND
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Eine elektrische Batterie ist ein Gerät mit einer oder mehreren elektrochemischen Zellen, in denen chemische Energie in Elektrizität umgewandelt wird. Die Batterie kann als Stromquelle verwendet werden und kann mit externen Anschlüssen versehen sein, um elektrische Geräte zu betreiben.
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Eine wiederaufladbare Batterie (auch Akkumulator genannt) ist eine Art von elektrischer Batterie, die viele Male geladen, entladen und wieder aufgeladen werden kann. Dies steht im Gegensatz zu einer Einwegbatterie, die voll aufgeladen geliefert und nach Gebrauch entsorgt wird. Es gibt viele verschiedene Arten von wiederaufladbaren Batterien und diese verschiedenen Arten von Batterien können unterschiedliche Spannungspegel für die elektrischen Geräte bereitstellen.
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Um eine wiederaufladbare Batterie wieder aufzuladen, wird in der Regel ein Batterieladegerät (auch Ladegerät genannt) verwendet. Ein Batterieladegerät ist ein Gerät, das verwendet werden kann, um eine wiederaufladbare Batterie mit Energie zu versorgen, indem ein elektrischer Strom durch die Batterie gezwungen wird. Ein Batterieladegerät legt also für eine bestimmte Zeit einen entsprechenden elektrischen Strom an die wiederaufladbare Batterie an. Der elektrische Strom wird als Ladestrom bezeichnet, und der Wert des erforderlichen Ladestroms hängt im Allgemeinen von der Art der zu ladenden Batterie ab.
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Im Allgemeinen kann ein Batterieladegerät so ausgelegt sein, dass es eine Batteriespannungsebene abdeckt. Alternativ kann ein Batterieladegerät auch so ausgelegt sein, dass es einen Bereich von Spannungspegeln abdeckt. Ein Batterieladegerät, das für einen Bereich von Spannungspegeln ausgelegt ist, kann von Vorteil sein, da ein flexibleres Ladegerät zur Verfügung gestellt werden kann. Ein und dasselbe Batterieladegerät kann somit zum Laden von Batterien unterschiedlichen Typs verwendet werden, wodurch der Bedarf an mehreren Batterieladegeräten reduziert werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Der Erfinder der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat erkannt, dass es Nachteile bei Batterieladegeräten gibt, die einen Bereich von Ausgangsspannungen bereitstellen können, wie z. B. eine Systemnennspannung (V) von 36 V und 72 V, oder 36 V und 58 V. Ein Nachteil ist, dass ein solches Batterieladegerät möglicherweise eine hohe Strom- und Spannungsleistung benötigt, um seine maximale Leistung sowohl auf dem niedrigeren als auch auf dem höheren Spannungsniveau bereitzustellen. Folglich kann z. B. die Kosteneffizienz gering sein und es kann ein Kostennachteil entstehen.
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Ein weiterer Nachteil bei Batterieladegeräten, die einen Bereich von Ausgangsspannungen liefern können, kann auftreten, wenn sie mit Batteriesystemen für Elektrowerkzeuge im Freien verwendet werden. Die meisten auf dem Markt befindlichen Batteriesysteme für Elektrowerkzeuge für den Außenbereich gehören zur Klasse der Sicherheitskleinspannung (Safety Extra Low Voltage , SELV). SELV kann auch als Abkürzung für Separated (from earth) Extra Low Voltage verwendet werden. Extra Low Voltage (ELV) ist eine elektrische Versorgungsspannung in einem Bereich, der ein geringes Risiko eines gefährlichen elektrischen Schlages birgt. Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) definiert ein SELV-System als „ein elektrisches System, in dem die Spannung unter normalen Bedingungen und unter Ein-Fehler-Bedingungen, einschließlich Erdungsfehlern in anderen Stromkreisen, ELV nicht überschreiten kann“. Ein SELV-System hat eine Ausgangsspannung von weniger als 42,4 V und kann daher als berührungssicher angesehen werden, ohne dass die Gefahr eines Stromschlags besteht. Wenn das Ladegerät jedoch auch eine Spannung liefern soll, die oberhalb der SELV-Spannungsklasse liegt, sollten die Klemmen für den Benutzer generell nicht zugänglich sein. Da diese Klemmen für den Benutzer nicht zugänglich sein sollten, kann es ein Problem mit der Kompatibilität zur 36-V-Batterieschnittstelle geben. Daher besteht ein Bedarf an einem Batterieladegerät für die Verwendung mit wiederaufladbaren Batterien, das diese Nachteile überwinden kann.
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In Anbetracht des Vorstehenden ist es daher eine allgemeine Aufgabe der in dieser Offenbarung beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen, eine Lösung für die Bereitstellung eines verbesserten Batterieladegeräts bereitzustellen, zum Beispiel für die Verwendung mit mindestens einer wiederaufladbaren Batterie. Es ist wünschenswert, dass das Batterieladegerät einen hohen Leistungsumwandlungswirkungsgrad aufweisen kann und gleichzeitig eine kosteneffiziente Lösung bereitstellt.
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Diese allgemeine Aufgabe wird durch den beigefügten unabhängigen Anspruch behandelt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Batterieladegerät bereitgestellt.
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Das Batterieladegerät kann optional zum Nachladen der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie verwendet werden, wobei das Batterieladegerät unterschiedliche Ladespannungen an die mindestens eine wiederaufladbare Batterie ausgeben kann, je nachdem, an welchem zugehörigen Ausgang die mindestens eine wiederaufladbare Batterie angeschlossen ist.
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In einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Batterieladegerät eine Ladeschaltung, die eine primäre Transformatorschaltung, die mit einer Stromquelle verbunden werden kann, um Ladestrom von der Stromquelle zu empfangen, und eine Vielzahl von sekundären Transformatorschaltungen umfasst. Mindestens eine der mehreren Sekundärschaltungen ist so eingerichtet, dass sie mit der primären Transformatorschaltung zusammenwirkt, um eine Ladespannung für mindestens eine Batterie bereitzustellen, und die mehreren sekundären Transformatorschaltungen sind in Reihe miteinander verbunden. Eine erste sekundäre Transformatorschaltung ist so konfiguriert, dass sie der mindestens einen Batterie über einen ersten zugehörigen Ausgang eine erste Ladespannung bereitstellt, und mindestens eine zweite sekundäre Transformatorschaltung ist so konfiguriert, dass sie eine additive Ladespannung bereitstellt, die zu der ersten Ladespannung von der ersten sekundären Transformatorschaltung addiert wird, um eine zweite Ladespannung zu bilden. Die zweite Ladespannung wird der mindestens einen Batterie über einen zweiten zugehörigen Ausgang zur Verfügung gestellt.
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In einer Ausführungsform ist die erste Ladespannung von einer Sicherheitskleinspannungsklasse (SELV).
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In einer Ausführungsform ist der Nennstrom am ersten zugehörigen Ausgang des ersten sekundären Transformatorstromkreises der gleiche wie der Nennstrom am zweiten zugehörigen Ausgang des mindestens einen zweiten sekundären Transformatorstromkreises. In einer alternativen Ausführungsform werden am ersten und zweiten zugehörigen Ausgang der mehreren sekundären Transformatorstromkreise die gleichen Volt-Ampere-, VA-, Nennwerte verwendet wie für den primären Transformatorstromkreis.
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In einer Ausführungsform umfasst das Batterieladegerät außerdem eine Ladesteuerungsschaltung, die mit der Ladeschaltung verbunden ist. Die Ladesteuerungsschaltung ist so eingerichtet, dass sie erkennt, an welchem der zugehörigen Ausgänge die mindestens eine Batterie angeschlossen ist. Die Ladesteuerschaltung kann beispielsweise so eingerichtet sein, dass sie durch Kommunikation mit der mindestens einen Batterie erkennt, mit welchem der zugehörigen Ausgänge die mindestens eine Batterie verbunden ist. Alternativ kann die Ladesteuerungsschaltung so eingerichtet sein, dass sie erkennt, mit welchem der zugehörigen Ausgänge die mindestens eine Batterie verbunden ist, indem sie erfasst, wo die Batteriespannung vorhanden ist.
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In einer Ausführungsform ist die Ladesteuerungsschaltung so eingerichtet, dass sie eine Spannungsrückkopplung von der mindestens einen zweiten sekundären Transformatorschaltung verwendet, wenn die mindestens eine Batterie als mit dem zweiten zugehörigen Ausgang verbunden identifiziert wird.
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In einer Ausführungsform ist das Batterieladegerät so eingerichtet, dass es den Spannungspegel am ersten zugehörigen Ausgang innerhalb eines SELV-Pegels (Safety Extra Low Voltage) hält, wenn die mindestens eine Batterie als mit dem zweiten zugehörigen Ausgang verbunden identifiziert wird.
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In einer Ausführungsform ist die Ladesteuerungsschaltung so eingerichtet, dass sie eine Spannungsrückkopplung von der ersten sekundären Transformatorschaltung verwendet, wenn die mindestens eine Batterie als mit dem ersten zugehörigen Ausgang verbunden identifiziert wird.
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In einer Ausführungsform umfasst die Ladeschaltung außerdem eine Regeleinrichtung. Die Regeleinrichtung ist zwischen dem ersten sekundären Transformatorstromkreis und mindestens einem der mindestens einen sekundären Transformatorstromkreise angeschlossen und wird von diesen gemeinsam genutzt. Die gemeinsame Regeleinrichtung kann beispielsweise mindestens eine Ausgangssicherung, ein Sicherheitsausgangssteuerrelais oder ein Stromnebenschluss sein.
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In einer Ausführungsform basiert das Batterieladegerät auf einer AC/DC-Leistungsumwandlung.
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In einer Ausführungsform basiert das Batterieladegerät auf einer DC/DC-Leistungsumwandlung.
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In einer Ausführungsform ist das Batterieladegerät für die Verwendung mit wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien ausgelegt.
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Einige der obigen Ausführungsformen beseitigen oder reduzieren zumindest die zuvor in dieser Offenlegung diskutierten Nachteile. Auf diese Weise wird ein Batterieladegerät bereitgestellt, das verschiedene Spannungspegel mit hoher Leistungsumwandlungseffizienz und Kosteneffizienz bereitstellen kann. Durch die Bereitstellung eines Batterieladegeräts mit einer Vielzahl von sekundären Transformatorschaltungen, die in Reihe geschaltet sind, ist es möglich, die verschiedenen Spannungspegel bereitzustellen und gleichzeitig eine sichere Lösung zu bieten, die sicherstellen kann, dass ein Benutzer nicht der Gefahr eines elektrischen Schlags ausgesetzt wird, unabhängig davon, welcher Spannungspegel an eine angeschlossene, mindestens eine wiederaufladbare Batterie ausgegeben wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der offenbarten Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden detaillierten Offenbarung, aus den beigefügten abhängigen Ansprüchen sowie aus den Zeichnungen. Im Allgemeinen sind alle in den Ansprüchen verwendeten Begriffe entsprechend ihrer gewöhnlichen Bedeutung auf dem technischen Gebiet zu interpretieren, sofern sie hier nicht ausdrücklich anders definiert sind. Alle Verweise auf „ein/eine/der [Element, Vorrichtung, Komponente, Mittel, Schritt usw.]“ sind offen zu interpretieren und beziehen sich auf mindestens eine Instanz des Elements, der Vorrichtung, der Komponente, des Mittels, des Schritts usw., sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die Schritte eines hier offengelegten Verfahrens müssen nicht in der genauen Reihenfolge ausgeführt werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
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Figurenliste
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Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen ersichtlich und erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
- zeigt eine schematische Übersicht über ein Batterieladegerät;
- zeigt einen schematischen Überblick über eine Ladeschaltung;
- zeigt eine schematische Übersicht über eine Ladeschaltung gemäß einer Ausführungsform; und
- zeigt eine schematische Übersicht über eine Ladeschaltung gemäß einer Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die offengelegten Ausführungsformen werden nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen bestimmte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen als Beispiel zur Verfügung gestellt, so dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
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Die hier vorgestellte Offenbarung betrifft ein Batterieladegerät. Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird nun eine erste Ausführungsform gemäß einem allgemeinen Aspekt beschrieben. 1 zeigt eine schematische Übersicht über ein Batterieladegerät und 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ladeschaltung, die in einem Batterieladegerät wie dem in 1 dargestellten enthalten sein kann.
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Gemäß dem allgemeinen Aspekt kann das Batterieladegerät eine Ladeschaltung 110 umfassen. Die Ladeschaltung 110 kann eine elektrische Schaltung sein, die sich von einer Ladequelle oder einer Stromquelle 120 zu mindestens einer wiederaufladbaren Batterie 130 erstrecken kann. Die Ladeschaltung 110 kann somit Energie in die mindestens eine wiederaufladbare Batterie 130 einspeisen, indem sie einen elektrischen Strom durch die mindestens eine wiederaufladbare Batterie 130 treibt. Die mindestens eine wiederaufladbare Batterie 130 kann eine oder mehrere wiederaufladbare Batterien umfassen, wobei jede wiederaufladbare Batterie 130 eine oder mehrere Batteriezellen umfassen kann.
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Wie in dargestellt, kann die Ladeschaltung 110 eine primäre Transformatorschaltung 200 und eine Vielzahl von sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 umfassen. In sind zwei sekundäre Transformatorschaltungen 210, 220 dargestellt, aber es ist zu beachten, dass die allgemeine Ausführungsform nicht auf zwei sekundäre Transformatorschaltungen 210, 220 beschränkt ist, die Ladeschaltung 110 kann eine beliebige Anzahl von sekundären Transformatorschaltungen umfassen, solange es mindestens zwei sekundäre Transformatorschaltungen gibt.
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Die primäre Transformatorschaltung 200 kann mit der Stromquelle 120 verbunden werden, um einen Ladestrom von der Stromquelle 120 zu empfangen. Mindestens eine der mehreren Sekundärschaltungen 210, 220 kann so eingerichtet sein, dass sie mit der primären Transformatorschaltung 200 zusammenwirkt, um eine Ladespannung für die mindestens eine Batterie 130 bereitzustellen. Die mehreren sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 können in Reihe miteinander verbunden sein.
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Von den mehreren sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 kann eine erste sekundäre Transformatorschaltung 210 so konfiguriert sein, dass sie über einen ersten zugehörigen Ausgang 10 eine erste Ladespannung für die mindestens eine Batterie 130 bereitstellt. Mindestens eine zweite sekundäre Transformatorschaltung 220 kann so konfiguriert sein, dass sie eine additive Ladespannung bereitstellt, die zu der ersten Ladespannung von der ersten sekundären Transformatorschaltung 210 addiert wird, um eine zweite Ladespannung zu bilden. Die zweite Ladespannung wird der mindestens einen Batterie 130 über einen zweiten zugehörigen Ausgang 20 zugeführt.
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An den zugehörigen Ausgängen 10, 20 kann die mindestens eine Batterie 130 vom Batterieladegerät 100 empfangen werden, wenn die mindestens eine Batterie 130 wieder aufgeladen wird. Wie oben beschrieben, können je nachdem, an welchem der zugehörigen Ausgänge 10, 20 die mindestens eine Batterie 130 empfangen wird, unterschiedliche Ladespannungen für die mindestens eine Batterie 130 bereitgestellt werden.
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Ein Standard-Einzelspannungsladegerät kann normalerweise einen sekundären Transformatorstromkreis umfassen. Durch die Verwendung mehrerer in Reihe geschalteter sekundärer Transformatorschaltungen 210, 220 kann es jedoch möglich sein, eine Vielzahl unterschiedlicher Spannungsausgänge für die mindestens eine Batterie 130 auf kosteneffiziente Weise bereitzustellen. Es kann möglich sein, die Spannungsausgänge auf eine Art und Weise zu erreichen, die keine hohe Leistung sowohl bei Strom als auch bei Spannung erfordert, um eine maximale Leistung bei den vorgesehenen Spannungspegeln bereitzustellen.
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Die mindestens eine zweite sekundäre Transformatorschaltung 220 kann den gleichen Fluss von der primären Transformatorschaltung 200 nutzen, und da die mehreren sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 in Reihe miteinander verbunden sein können, kann eine höhere Ausgangsspannung erreicht werden. Die mindestens eine sekundäre Transformatorschaltung 220 kann eine zusätzliche Spannung bereitstellen, die zu der ersten Ladespannung addiert werden kann, die von der ersten sekundären Transformatorschaltung 210 bereitgestellt wird, und somit kann eine höhere Ausgangsspannung bereitgestellt werden. Dementsprechend können verschiedene Batterietypen, die unterschiedliche Spannungsniveaus haben können, von demselben Batterieladegerät 100 wieder aufgeladen werden. Beispielsweise kann das Batterieladegerät 100 so ausgelegt sein, dass es eine zusätzliche Spannung von 25,2 V oder 42 V liefert, um sechs oder zehn zusätzliche, in Reihe geschaltete Batteriezellen zu laden. Auf diese Weise wird ein Batterieladegerät 100 bereitgestellt, das verschiedene Spannungsniveaus mit hoher Leistungsumwandlungseffizienz und Kosteneffizienz bereitstellen kann.
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Der Aufbau der primären Transformatorschaltung 200 kann sich je nach Art des verwendeten Stromrichters unterscheiden und die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt. Die primäre Transformatorschaltung 200 kann z. B. so ausgelegt sein, dass sie einen LLC-Resonanzwandler (bezogen auf „Inductor-Inductor-Capacitor“), einen phasenverschobenen Vollbrückenwandler oder einen Sperrwandler realisiert. Gemäß einer Ausführungsform können die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom des Batterieladegeräts durch die Spannung und den Strom gesteuert werden, die an die primäre Transformatorschaltung 200 angelegt werden. Die Spannung und der Strom, die an die primäre Transformatorschaltung 200 angelegt werden, können mit einem Puls-mit-Modulationsverfahren erzeugt werden, das für den Typ des verwendeten Stromrichters geeignet ist. Der primäre Transformatorstromkreis 200 kann z. B. mit dem gewählten Pulsweitenmodulationsverfahren mit einer Frequenz von ca. 100 kHz geschaltet werden. Die Schaltfrequenz kann jedoch auch höher, aber auch niedriger sein.
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Auch der Aufbau der sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 kann je nach Art des verwendeten Stromrichters unterschiedlich sein und die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt. Die sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 können z. B. Filter und Gleichrichter umfassen. Die sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 können in einigen Ausführungsformen eine passive Schaltung sein. Die sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 können in einigen Ausführungsformen auch eine aktiv gesteuerte Schaltung sein, die z. B. eine Synchrongleichrichtung umfasst.
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In einer Ausführungsform kann die erste Ladespannung einer Sicherheitskleinspannungsklasse (SELV) entsprechen. So kann die erste sekundäre Transformatorschaltung 210 eine Ladespannung unter 42,4 V liefern. Da die Ladespannung unter 42,4 V liegen kann, können die Klemmen, die dem ersten zugehörigen Ausgang 10 zugeordnet sind, als berührungssicher angesehen werden, ohne dass die Gefahr eines Stromschlags besteht. Da die mindestens eine zweite sekundäre Transformatorschaltung 220 so konfiguriert sein kann, dass sie eine additive Spannung bereitstellt, die zur ersten Ladespannung addiert wird, kann es außerdem möglich sein, ein Batterieladegerät 100 bereitzustellen, das eine erste Ladespannung innerhalb eines SELV-Pegels und eine zweite Ladespannung bereitstellen kann, die über dem SELV-Pegel liegen kann. Alternativ kann es möglich sein, ein Batterieladegerät 100 zu erhalten, das sowohl eine erste als auch eine zweite Ladespannung der SELV-Klasse bereitstelten kann, wenn die von der zweiten sekundären Transformatorschaltung 220 bereitgestellte additive Spannung klein ist. So kann ein flexibles Batterieladegerät 100 erreicht werden.
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In einer Ausführungsform, wie in dargestellt, können an den ersten und zweiten zugehörigen Ausgängen 10, 20 der mehreren sekundären Transformatorschaltungen 210, 220 die gleichen Volt-Ampere-, VA-, Nennwerte wie für die primäre Transformatorschaltung 200 verwendet werden. Die VA-Bewertung kann durch die Anzahl der Windungen und den Drahtdurchmesser der Transformatorschaltungen 210, 220 bestimmt werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann es möglich sein, bei Verwendung der gleichen VA-Nennwerte die volle Wirkung am zugehörigen Ausgang 10 zu erzielen. Der erste sekundäre Transformatorstromkreis 210 kann leicht unterausgelastet sein, wenn die mindestens eine Batterie 130 an den zweiten zugehörigen Ausgang 20 angeschlossen werden kann.
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Ein weiterer möglicher vorteilhafter Effekt, der durch die zuvor beschriebene und in 3A dargestellte Ausführungsform bereitgestellt wird, ist, dass die Leistungsfähigkeit des Batterieladegeräts 100 auf kosteneffiziente Weise erhöht werden kann. Die Nennwerte des mindestens einen zweiten sekundären Transformatorstromkreises 220 können niedrig sein, während die Leistungsfähigkeit des Batterieladegeräts 100 erhöht werden kann. Beispielsweise kann der mindestens eine zweite sekundäre Transformatorstromkreis 220 nur eine Leistung von 25,2 V / 160 VA benötigen, um die Leistungsfähigkeit des Batterieladegeräts 100 von 42 V / 420 VA auf 67,2 V / 420 VA zu erhöhen.
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In einer alternativen Ausführungsform, wie in dargestellt, kann die Stromstärke am ersten zugehörigen Ausgang 10 der ersten sekundären Transformatorschaltung 210 die gleiche sein wie die Stromstärke am zugehörigen zweiten Ausgang 20 der mindestens einen zweiten sekundären Transformatorschaltung 220. Dadurch können an den zugehörigen Ausgängen 10, 20 unterschiedliche VA-Bemessungen gegeben sein, und die gesamte VA-Bemessung, die an dem zweiten zugehörigen Ausgang 20 erreicht werden kann, kann mit der primären Transformatorschaltung 100 übereinstimmen. Die primäre Transformatorschaltung 200 kann gemäß dieser Ausführungsform leicht unterausgelastet sein, wenn die mindestens eine Batterie 130 an den ersten zugehörigen Ausgang 10 anschließbar ist.
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Welche der beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen bevorzugt wird, kann von der Spannungskombination abhängen, die vom Batterieladegerät 100 bereitgestellt werden soll. Beispielsweise kann die erste Ausführungsform, die an den zugehörigen Ausgängen 10, 20 die gleichen VA-Nennwerte wie für die primäre Transformatorschaltung 200 verwenden kann, bevorzugt werden, wenn das Batterieladegerät 100 an den zugehörigen ersten und zweiten Ausgängen 10, 20 maximal 42 V bzw. 110 V bereitstellt. Die zweite Ausführungsform kann jedoch beispielsweise bevorzugt werden, wenn das Batterieladegerät 100 maximal 42V bzw. 60V an den zugehörigen ersten und zweiten Ausgängen 10, 20 bereitstellt.
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In einer Ausführungsform kann das Batterieladegerät 100 außerdem eine Ladesteuerungsschaltung 150 umfassen, die mit der Ladeschaltung 110 verbunden ist. Dies ist in 1 dargestellt. Die Ladesteuerungsschaltung 150 kann so eingerichtet sein, dass sie erkennt, an welchem der zugehörigen Ausgänge 10, 20 die mindestens eine Batterie 130 angeschlossen ist. Durch die Identifizierung, an welchem der zugeordneten Ausgänge die mindestens eine Batterie 130 angeschlossen ist, kann es möglich sein, das Batterieladegerät 100 effizienter zu nutzen und das Nachladen der mindestens einen Batterie 130 in einer bequemeren Weise in Übereinstimmung mit dem zugeordneten Ausgang 10, 20 anzupassen.
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Die Ladesteuerungsschaltung 150 kann so eingerichtet sein, dass sie erkennt, mit welchem der zugehörigen Ausgänge 10, 20 die mindestens eine Batterie 130 auf mehrere verschiedene Arten verbunden ist. Zum Beispiel kann die Ladesteuerungsschaltung 150 so eingerichtet sein, dass sie durch Kommunikation mit der mindestens einen Batterie 130 erkennt, mit welchem der zugehörigen Ausgänge 10, 20 die mindestens eine Batterie 130 verbunden ist. Dies kann erfordern, dass die mindestens eine Batterie 130 eine so genannte „intelligente Batterie“ ist und eine Art elektronisches Gerät oder Chip umfasst, das mit dem Batterieladegerät 100 über die Eigenschaften und den Zustand der Batterie kommunizieren kann. Dementsprechend kann diese Lösung eine Vielzahl von Möglichkeiten bieten, wie die von der mindestens einen Batterie 130 bereitgestellten Informationen genutzt werden können.
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Alternativ kann die Ladesteuerungsschaltung 150 so eingerichtet sein, dass sie erkennt, an welchem der zugehörigen Ausgänge 10, 20 die mindestens eine Batterie 130 angeschlossen ist, indem sie erfasst, wo die Batteriespannung anliegt. Diese Lösung kann in einigen Aspekten einfacher und kostengünstiger zu realisieren sein, und darüber hinaus kann diese Lösung keine übermäßigen Anforderungen an die mindestens eine Batterie 130 stellen.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Ladesteuerungsschaltung 150 so eingerichtet sein, dass sie identifiziert, an welchem der zugehörigen Ausgänge 10, 20 die mindestens eine Batterie 130 angeschlossen ist, und zwar nach einer der beiden beschriebenen Ausführungsformen. Die Ladesteuerungsschaltung 150 kann daher so eingerichtet sein, dass sie die geeignete Art der Identifizierung der mindestens einen Batterie 130 wählt, je nachdem, welcher Batterietyp von dem Batterieladegerät 100 an dem ersten und zweiten zugehörigen Ausgang 10, 20 empfangen wird.
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In einer Ausführungsform kann die Ladesteuerungsschaltung 150 so eingerichtet sein, dass sie eine Spannungsrückmeldung von der mindestens einen zweiten sekundären Transformatorschaltung 220 verwendet, wenn die mindestens eine Batterie 130 als mit dem zweiten zugehörigen Ausgang 20 verbunden identifiziert wird. Die Spannungsrückkopplung kann verwendet werden, um das Laden der mindestens einen Batterie 130 zu steuern, die an dem zweiten zugehörigen Ausgang 20 empfangen wird. So kann es möglich sein, die Rate zu steuern, mit der die mindestens eine Batterie 130 wieder aufgeladen werden soll. Es kann möglich sein, den Ladestrom zu steuern, der der mindestens einen Batterie 130 zugeführt wird, und es kann möglich sein, eine Überladung zu verhindern, die die Leistung oder die Lebensdauer der Batterie verringern könnte. Die Ladesteuerungsschaltung kann z. B. den Ladestrom und die Ausgangsspannung regeln und steuern, indem sie das Schalten der primären Transformatorschaltung 200 steuert.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Ladesteuerungsschaltung 150 gemäß einigen Ausführungsformen so eingerichtet sein, dass sie eine Spannungsrückkopplung von der primären Transformatorschaltung 200 verwendet. Die Spannungsrückkopplung kann zur Leistungsflusssteuerung verwendet werden, um das Laden der mindestens einen Batterie 130 zu steuern, die an einem der zugehörigen Ausgänge 10, 20 empfangen wird.
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In einer Ausführungsform kann das Batterieladegerät 100 so eingerichtet sein, dass der Spannungspegel am ersten zugehörigen Ausgang 10 innerhalb eines SELV-Pegels (Safety Extra Low Voltage) gehalten wird, wenn die mindestens eine Batterie 130 zum Anschluss an den zweiten zugehörigen Ausgang 20 identifiziert wird. Dementsprechend kann das Batterieladegerät 100 mit einer zusätzlichen Sicherheitsspanne ausgestattet sein. Die am ersten zugehörigen Ausgang 10 ausgegebene Spannung kann daher niemals den SELV-Pegel überschreiten, wenn die Spannungsrückführung von der mindestens einen zweiten sekundären Transformatorschaltung 220 zur Steuerung der Ladespannung verwendet wird. Folglich kann ein sichereres Batterieladegerät 100 erreicht werden, das sicherstellen kann, dass ein Benutzer nicht der Gefahr eines elektrischen Schlags ausgesetzt wird, wenn er den zugeordneten Ausgang 10 berührt. Darüber hinaus spielt es gemäß dieser Ausführungsform keine Rolle, ob die Klemmen des ersten zugeordneten Ausgangs 10 für einen Benutzer zugänglich sind oder nicht, und das Problem der Kompatibilität mit Batterie-Schnittstellen, wie zuvor beschrieben, kann gelöst werden.
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In einer Ausführungsform kann die Ladesteuerungsschaltung 150 so eingerichtet sein, dass sie eine Spannungsrückmeldung von der ersten sekundären Transformatorschaltung 210 verwendet, wenn die mindestens eine Batterie 130 als mit dem ersten zugehörigen Ausgang 10 verbunden identifiziert wird. Die Spannungsrückkopplung kann verwendet werden, um das Laden der mindestens einen Batterie 130 zu steuern, die an dem ersten zugehörigen Ausgang 10 empfangen wird. So kann es möglich sein, die Rate zu steuern, mit der die mindestens eine Batterie 130 wieder aufgeladen werden soll. Es kann möglich sein, den Ladestrom zu steuern, der der mindestens einen Batterie 130 zugeführt wird, und es kann möglich sein, eine Überladung zu verhindern, die andernfalls die Batterieleistung oder -lebensdauer verringern könnte.
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In einer Ausführungsform kann die Ladeschaltung 110 ferner eine Regeleinrichtung 140 umfassen. Die Regeleinrichtung 140 kann zwischen dem ersten sekundären Transformatorstromkreis 210 und mindestens einem der mindestens einen sekundären Transformatorstromkreise 220 angeschlossen sein und gemeinsam genutzt werden. Solche Regeleinrichtungen 140 können beispielsweise mindestens eines von einer Ausgangssicherung, einem Sicherheitsausgangssteuerrelais und einem Stromnebenschluss sein. Durch die gemeinsame Nutzung von Regeleinrichtungen 140 zwischen dem ersten sekundären Transformatorstromkreis 210 und mindestens einem des mindestens einen sekundären Transformatorstromkreises 220 kann die erforderliche Hardware reduziert werden. Dies kann wiederum den benötigten Platz für Hardwarekomponenten reduzieren und/oder die Kosten senken.
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In einer Ausführungsform kann das Batterieladegerät 100 auf einer AC/DC-Leistungsumwandlung basieren. In einer anderen Ausführungsform kann das Batterieladegerät 100 auf einer DC/DC-Leistungsumwandlung beruhen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Batterieladegerät 100 für die Verwendung mit wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien eingerichtet sein. Eine Lithium-Ionen-Batterie oder Li-Ion-Batterie ist ein Typ einer wiederaufladbaren Batterie, bei der sich Lithium-Ionen während der Entladung von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode und beim Laden zurück bewegen. Es kann vorteilhaft sein, ein Batterieladegerät 100 bereitzustellen, das für die Verwendung mit wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterien ausgelegt ist, da Li-Ionen-Batterien im Vergleich zu anderen wiederaufladbaren Zellen eine hohe Energiedichte und eine relativ niedrige Selbstentladungsrate aufweisen können.
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Modifikationen und andere Varianten der beschriebenen Ausführungsformen werden einem Fachmann einfallen, der die in der vorangehenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen dargestellten Lehren kennt. Daher ist es zu verstehen, dass die Ausführungsformen nicht auf die in dieser Offenbarung beschriebenen spezifischen Beispielausführungen beschränkt sind und dass Modifikationen und andere Varianten in den Anwendungsbereich dieser Offenbarung einbezogen werden sollen. Auch wenn hier spezifische Begriffe verwendet werden, werden sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung verwendet. Ein Fachmann würde daher zahlreiche Variationen der beschriebenen Ausführungsformen erkennen, die noch in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen würden. Wie hierin verwendet, schließen die Begriffe „umfasst/umfasst“ oder „beinhaltet/einschließt“ das Vorhandensein anderer Elemente oder Schritte nicht aus. Darüber hinaus können zwar einzelne Merkmale in verschiedenen Ansprüchen enthalten sein, diese können jedoch möglicherweise vorteilhaft kombiniert werden, und die Aufnahme verschiedener Ansprüche bedeutet nicht, dass eine Kombination von Merkmalen nicht möglich und/oder vorteilhaft ist. Darüber hinaus schließen singuläre Bezugnahmen eine Mehrzahl nicht aus.
