DE19911590A1 - Akkurestladungsanzeige - Google Patents

Abstract

Eine Akkurestladungsanzeige für einen in ein Aufnahmegehäuse (10) einschiebbaren Akkupack (14) umfaßt Kontakte (24), die mit Gehäusekontakten (35), verbindbar sind. Zwischen einer Außerbetriebsstellung und einer Betriebsstellung des Akkupacks (14) befinden sich bewegliche Prüfkontakte (27), die in einer Zwischenstellung beim Einschieben des Akkupacks (14) an dessen Kontakten (24) kurzzeitig anliegen. In der Betriebsstellung des Akkupacks (14) nehmen die Prüfkontakte (27) eine Position ein, in welcher diese von den Kontakten (24) getrennt sind. Die Akkurestladungsanzeige (19) umfaßt mindestens einen Lastwiderstand (43), durch ein, während der Kontaktierung der Prüfkontakte (27) mit den Kontakten (24) ein Entladestrom des Akkupacks (14) fließt und die an dem Lastwiderstand (43) liegende Spannung zur Bildung eines Anzeigesignals dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Akkurestladungsanzeige, für einen in einem Aufnahmegehäuse angeordneten Akkupack nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In vielen Fällen ist es vor der Benutzung eines Akkupacks zweckmäßig, daß der Benutzer den Ladezustand feststellt, um sich ein Bild davon zu verschaffen, ob der Akku der erforderlichen Belastung genügt. Hierzu sind unterschied­ liche Tester bekannt, mit denen der Ladezustand ermittelt werden soll. Die bereits im Handel erhältlichen Akku­ tester sind so aufgebaut, daß eine Messung der Spannung im unbelasteten Zustand durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit des Spannungswertes des untersuchten Akkus eine Anzeige in analoger oder digitaler Form erfolgt.

Vereinfachte Tester werden zunehmend auch Verpackungen von Batterien beigefügt. Sie bestehen in der Regel aus einem chemischen Stoff, der sich in Abhängigkeit der an­ gelegten Spannung verfärbt, wobei die jeweilige Farbe bzw. der Farbton als Indikator der gemessenen Spannung dient. Zusammen mit diesem Tester wird eine Farbskala geliefert, die dem Käufer einer mit einem solchen Tester gelieferten Batterie ermöglicht, vor Öffnen der Ver­ packung den Entladungsgrad der Batterie festzustellen. Diese Tester sind meistens nicht wiederverwertbar und geben nur Aufschluß über den Zustand der Batterie ohne Belastung. Eine regelmäßige Überprüfung des Ladezustands der Batterien vor jeder Inbetriebnahme des von den Batterien energetisch versorgten Gerätes ist hiermit nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Akkurest­ ladungsanzeige zu schaffen, die einfach zu handhaben und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Akkurestla­ dungsanzeige mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung ermöglicht, daß der Benutzer eines mit Akku betriebenen Gerätes regelmäßig und ohne zusätzlichen Aufwand eine Information über den Ladezustand des Akkus erhält. Die Inbetriebsetzung des Gerätes erfolgt über einen in ein Aufnahmegehäuse einschiebbaren Akkupack, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß mit einer Meß­ schaltung verbundene Prüfkontakte kurzzeitig an die Kon­ takte des Akkupacks angeschlossen werden und ein Entlade­ strom über einen Lastwiderstand fließt. Hierzu sind die Prüfkontakte derart angeordnet, daß sie beim Einschieben des Akkupacks ins Aufnahmegehäuse temporär an die Kontak­ te des Akkupacks gelangen und wieder getrennt werden be­ vor der Akkupack mit den Gehäusekontakten verbunden wird.

Bevorzugt sind die Prüfkontakte federnd angeordnet, wobei die Prüfkontakte in einer entspannten Lage sich in dem Einschubweg der Kontakte des Akkupacks bei dessen Inbe­ triebsetzung befinden. Eine solche Ausführung ermöglicht eine automatische Aktivierung der Meßschaltung und Anzeige bei jeder Inbetriebsetzung durch Einschieben des Akkupacks.

Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung er­ geben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschrei­ bung und der Zeichnung. Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Bodenreini­ gungsgerätes,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Aufnahmegehäuse mit Dar­ stellung der Außerbetriebstellung sowie der Be­ triebsstellung des darin enthaltenen Akkupacks,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein Aufnahmegehäuse mit einer an Prüfkon­ takte angeschlossenen Meßschaltung und Anzeige.

In Fig. 1 ist ein Bodenreinigungsgerät 1 dargestellt, das im wesentlichen aus einem flachen, quaderförmigen Schmutzsammelbehälter 2 besteht. Im Bereich einer in Ar­ beitsrichtung 3 vorneliegenden Stirnseite 4 ist eine Eintrittsöffnung 5 ausgebildet, vor der eine sich parallel zu dieser erstreckende Bürstewalze 6 angeordnet ist. Die Bürstenwalze 6 befindet sich zwischen zwei Außenwangen 17 des Schmutzsammelbehälters 2, wobei an den Außenwangen 17 auch eine U-förmige Gabel 13 mit zwei Schenkeln 15 angelenkt ist.

Geführt wird das Bodenreinigungsgerät 1 über einen Füh­ rungsstiel 11, der mit seinem unteren Ende etwa mittig an einem Steg 12 der Gabel 13 befestigt ist. Die Bürsten­ walze 6 weist eine Beborstung 16 auf, um auf dem Boden liegenden Schmutz zu lösen und der Eintrittsöffnung 5 zuzuführen. Die Bürstenwalze 6 ist von einem innerhalb der Bürstenwalze 6 liegenden, elektrischen Antriebsmotor rotatorisch angetrieben. Die Anschlußleitungen des An­ triebsmotors verlaufen durch die Schenkel 15 und den Steg 12 zu einer Spannungsquelle, die als ein aufladbares Ak­ kupack 14 ausgebildet ist. Dieser Akkupack 14, der nach­ folgend noch in Fig. 2 beschrieben ist, wird durch eine Einschuböffnung 9 in ein Aufnahmegehäuse 10 eingeführt, welches mittig am Steg 12 der Gabel 13 angeordnet ist und unter Umständen einstückig mit der Gabel 13 ausgebildet sein kann. Der Akkupack 14 wird in Richtung des Pfeils 26 parallel zum Führungsstiel 11 in das Aufnahmegehäuse 10 eingeschoben.

Die Fig. 2 zeigt ein Aufnahmegehäuse 10 mit einem an des­ sen Boden 38 angeordneten mechanischen Schaltwerk 37, durch das beim Einschieben des Akkupacks 14 im Aufnahme­ gehäuse 10 gleichzeitig das Ein- oder Ausschalten des vom Akkupack 14 versorgten Elektromotors erfolgt. Das Auf­ nahmegehäuse 10 umfaßt eine Schublade 29, die an ihrem äußeren Ende die Einschuböffnung 9 bildet und in welcher der Akkupack 14 in Einschubrichtung gemäß Pfeil 26 zum Boden 38 des Aufnahmegehäuses 10 hin einführbar ist. Diese Bewegung erfolgt bis das Schaltwerk 37 in Betriebs­ stellung einrastet, wie dies in der linken Bildhälfte der Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Betriebsstellung liegen die Gehäusekontakte 35 an den Kontakten 24 des Akkupacks 14, die durch eine am vorderen Ende 31 ausgebildete Öffnung 25 zugänglich sind. Die als Blatt- bzw. Bügel­ feder ausgebildeten Gehäusekontakte 35 liegen unter Vor­ spannung an den Kontakten 24. Somit ist die elektrische Versorgung des die Bürstenwalze 6 antreibenden Elektro­ motors über elektrische Anschlußleitungen 36, die mit den Gehäusekontakten 35 verbunden sind, gewährleistet.

In der rechten Bildhälfte der Fig. 2 ist die Außerbe­ triebstellung dargestellt. Die Schublade 29 ist gegenüber der Betriebsstellung aus dem Aufnahmegehäuse 10 um den Differenzhub D entgegengesetzt zur Einschubrichtung des Pfeils 26 herausgezogen, wobei die Kontakte 24 des Akkupacks 14 getrennt von den Gehäusekontakten 35 liegen. Ein Betrieb des Elektromotors ist in dieser Stellung mangels Spannungsversorgung nicht möglich.

Eine später zu Fig. 3 beschriebene Akkurestladungsanzeige 19 umfaßt zwei Prüfkontakte 27, die an gegenüberliegenden Öffnungen 32 des Aufnahmegehäuses 10 angeordnet sind. Diese Prüfkontakte 27 sind federnd gelagert und ragen in ihrer Ruhelage soweit in das Gehäuse, daß sie in dem Be­ wegungsweg der Kontakte 24 des Akkupacks 14 liegen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bestehen die Prüfkontakte 27 aus einer Metallfeder, die sich an einem senkrecht hierzu in den jeweiligen Öffnungen 32 angeordneten Stift 33 abstützt, der somit als Lager für einen Federbügel 27a dient. Die Prüfkontakte 27 können ggf. aus einer Blatt- oder Drahtfeder gebildet sein. Sie sind mit der in Fig. 3 gezeigten Akkurestladungszeige 19 elektrisch leitend verbunden.

Die Prüfkontakte 27 weisen im entspannten Zustand einen zur Längsmittelachse 18 des Aufnahmegehäuses 10 gerichte­ ten Federbügel 27a auf, wobei in der Außerbetriebstellung 21 des Akkupacks 14 der Abstand zwischen den beiden Federbügeln 27a geringer ist als die entsprechende Er­ streckung b der Kontakte 24.

Das Einschieben der Schublade 29 mit dem darin aufgenom­ menen Akkupack 14 in das Aufnahmegehäuse 10 in Ein­ schubrichtung gemäß Pfeil 26 führt zu einer Berührung der Kontakte 24 des Akkupacks 14 mit dem jeweiligen in die Bewegungsbahn der Kontakte 24 ragenden Federbügel 27a der Prüfkontakte 27. Diese elektrisch leitende Berührung ist kurzzeitig und endet nachdem die Schublade 29 sich um einen Hub b dem Boden 38 des Gehäuses 10 angenähert hat.

Die Strecke des Hubes b ist ungefähr gleich dem Abstand zwischen der Vorderkante des Kontaktes 24 und einem der Einschuböffnung 9 entgegengesetzten Ende 30 der Schublade 29. Dieses Ende 30 besitzt eine nach vorn abgeschrägte Außenkontur mit einem sich daran anschließenden Abschnitt 34 als Übergang zur Außenwandung der Schublade 29. Das verjüngte Ende 30 befindet sich beim Inbetriebsetzungs­ vorgang des Akkupacks 14 zunächst in einem Abstand vor den Prüfkontakten 27. Sobald ein vorgegebener Verschiebe­ weg erreicht ist, nämlich der Hub b, trifft die Spitze des Ende 30 auf die Federbügel 27a und hebt diese von den Kontakten 24 ab, wodurch die Federbügel 27a in Schwenk­ richtung 40 bewegt werden. Da der Hubweg b kleiner ist als der erforderliche Verschiebeweg a zwischen den Kon­ takten 24 und den Gehäusekontakten 35 ist sichergestellt, daß eine Trennung der Akkurestladungsanzeige vor der Kon­ taktierung des Antriebsmotors erfolgt.

In Betriebsstellung des Akkupacks 14, wie sie in der linken Hälfte der Fig. 2 dargestellt ist, sind die Prüf­ kontakte 27 von dem verjüngten Ende 30 der Schublade 29 soweit nach außen gedrückt, daß sie in ausreichendem Ab­ stand zu den Kontakten 24 liegen.

In einer geänderten Ausführung gemäß Darstellung in Fig. 3 ist der Akkupack 14 direkt im Aufnahmegehäuse 10 in Einschubrichtung 26 einzuführen. Die Kontakte 24 des Akkupacks 14 stehen den Gehäusekontakten 35 mit Abstand a gegenüber. Bei der Außerbetriebstellung 21 des Akkupacks 14 im Aufnahmegehäuse 10, ist der Akkupack 14 von den die Einschuböffnung 9 begrenzenden und an der Oberfläche des Akkupacks 14 anliegenden Enden 42 kraftbeaufschlagt ge­ halten, da diese Enden an biegbaren, federnden Ab­ schnitten 41 angeordnet sind. Die als Hebelarm einer Spiralfeder 39 ausgebildeten Prüfkontakte 27 ragen mit den Federbügeln 27a in das Aufnahmegehäuse 10 und liegen so den Kontakten 24 gegenüber.

Um den Akkupack 14 in Betriebsstellung 22 zu bringen, wird er in Einschubrichtung 26 in das Aufnahmegehäuse 10 geschoben bis die der Längsmittelachse 18 zugewandten Enden 42 des Aufnahmegehäuses 10 das Ende des Akkupacks 14 hintergreifen. Während des Einschiebens gelangen die Prüfkontakte 27 bzw. deren Federbügel 27a zunächst an die Kontakte 24, so daß ein Meßstrom fließen kann. Im Zuge der weiteren Bewegung werden durch die Außenkanten der Stirnseite 28 des Akkupacks 14, die Prüfkontakte 27 ver­ schwenkt und durch Öffnungen 32 in Schwenkrichtung 40 aus dem Aufnahmegehäuse 10 herausgeschwenkt. Somit ist lediglich für begrenzte Zeit, beispielsweise im Bereich von 1 bis 2 Sekunden eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontakten 24 des Akkupacks 14 und den Prüf­ kontakten 27 gegegeben, während ein Strom durch die Akku­ restladungsanzeige 19 fließt.

Die an die Prüfkontakte 27 angeschlossene Akkurestla­ dungszeige 19 ist in Fig. 3 näher beschrieben. Diese um­ faßt einen Lastwiderstand 43, der mittels Verbindungslei­ tungen 53 an die Prüfkontakte 27 angeschlossen ist. Die Akkurestladungsanzeige 19 beinhaltet ferner zwei parallel geschaltete Signalvorrichtungen 45, 50 zur Meldung, ob ein genügender oder nicht mehr genügender Ladezustand er­ mittelt wurde.

Eine Signalvorrichtung 45 umfaßt eine Z-Diode und eine dazu angeordnete Parallelschaltung aus einer grün leuch­ tenden Lichtquelle, vorzugsweise einer Leuchtdiode 46 und einem ohmschen Widerstand 47.

Parallel zu dieser ersten Anzeige 45 ist eine zweite Signalvorrichtung SO geschaltet, die einen als Potentio­ meter 48 ausgebildeten Spannungsteiler aufweist, dessen regelbarer Anschluß mit dem Kollektor eines npn-Tran­ sistors 49 verbunden ist. Zwischen einem Festanschluß des Potentiometers 48 und dem Kollektor des Transistors 49 ist ein ohmscher Widerstand 51 geschaltet. In einem den Transistor 49 vom Kollektor zum Emitter überbrückenden Strompfad ist ein Widerstand 54 sowie eine rot leuchtende Lichtquelle vorgesehen, die vorzugsweise als Leuchtdiode 52 ausgebildet ist.

Mit Hilfe des Potentiometers 48 kann ein Schwellwert, der am Lastwiderstand 43 abfallenden Akkuspannung festgelegt werden. Dieser Schwellwert, der vorzugsweise bei 6,5 Volt eingestellt wird, bezeichnet die minimale Spannung, die der Akkupack 14 unter Last zu leisten hat. D.h. diese Spannung ist erforderlich für den Betrieb des Elektro­ motors zum Antrieb der Bürstenwalze. Der Lastwiderstand 43 ist niederohmig und beträgt beispielsweise 3 Ω, er entspricht damit dem Widerstand des Elektromotors im un­ belasteten Zustand. Bei einer an diesem Lastwiderstand 43 liegenden Spannung oberhalb des Schwellwertes wird die Grenzspannung der Zehnerdiode 44 überschritten, so daß diese in den leitenden Zustand gelangt und ein Strom durch die Leuchtdiode 46 fließt, die folglich ein grünes Licht abgibt. Es ist somit für den Benutzer erkennbar, daß der Ladezustand des Akkupacks 14 ausreichend ist, um den in der Bürstenwalze 6 angeordneten Elektromotor zu betreiben. Sollte hingegen die Spannung am Lastwiderstand 43 unterhalb dieses Schwellwertes bleiben, wird die rote Leuchtdiode aktiviert, d. h. der Transistor 49 in einen sperrenden Zustand gebracht, so daß ein Strom durch den aus dem Widerstand 54 und der Leuchtdiode 52 gebildeten Strompfad fließt und somit ein rotes Licht an der Leucht­ diode 52 erzeugt.

Mit einer solchen Akkurestladungsanzeige wird bei Geräten mit Akku erreicht, daß der Benutzer des Gerätes bei jedem Einschalten des Gerätes im beschriebenen Beispiel des Bodenreinigungsgerätes 1 durch das Einschieben des Akku­ packs 14 in das Aufnahmegehäuse 10 sofort festgestellt wird, ob der Ladezustand des Akkupacks 14 eine korrekte Benutzung des Gerätes ermöglichen wird. Da die Akkurest­ ladungsanzeige 19 nur kurzzeitig eingeschaltet wird, näm­ lich für den Augenblick, während die Prüfkontakte 27 mit den Kontakten 24 des Akkupacks 14 bei der Inbetrieb­ setzung elektrischleitend verbunden sind, führt die leistungsmäßige Belastung des Akkus durch die Akkurestla­ dungsanzeige 19 nicht zu einer nennenswerten Änderung des Ladungszustandes. An Stelle des Lastwiderstandes 43 kann der Elektromotor im unbelasteten Zustand als Meßwider­ stand für die Akkurestladungsanzeige dienen.

Claims (14)

1. Akkurestladungsanzeige für einen in ein Aufnahmegehäuse (10) einschiebbaren Akkupack (14) mit daran angeordne­ ten Kontakten (24) und mit Gehäusekontakten (35), die mit einem elektrischen Verbraucher verbunden sind, wo­ bei die Kontakte (24) am Akkupack (14) sich in einer Außerbetriebstellung in einem bestimmten Abstand (a) zu den Gehäusekontakten (35) befinden und in einer Be­ triebsstellung an den Gehäusekontakten (35) anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lagen, die die Kontakte (24) des Akkupacks (14) in der Außerbetrieb­ stellung und der Betriebsstellung einnehmen, bewegliche Prüfkontakte (27) angeordnet sind, die in Ruhelage in die Bewegungsbahn des einschiebbaren Akkupacks (14) ragen und in einer Zwischenstellung beim Einschieben des Akkupacks (14) an dessen Kontakten (24) kurzzeitig anliegen und in der Betriebsstellung des Akkupacks (14) die Prüfkontakte (27) eine Position einnehmen, in welcher diese von den Kontakten (24) getrennt sind, wobei die Akkurestladungsanzeige (19) mindestens einen Lastwiderstand (43) umfaßt, durch den, während der Kon­ taktierung der Prüfkontakte (27) mit den Kontakten (24) ein Entladestrom des Akkupacks (14) fließt und die an dem Lastwiderstand (43) liegende Spannung zur Bildung eines Anzeigesignals dient.

2. Akkurestladungsanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Leucht­ dioden (46, 52) vorgesehen sind, wobei eine erste Leuchtdiode (46) ein grünes Licht bei ausreichender Restladung emittiert, während die zweite Leuchtdiode (52) ein rotes Licht erzeugt, wenn die Restladung unge­ nügend ist.

3. Akkurestladungsanzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leuchtdiode (46) mit einer Zehnerdiode (44) in Reihe geschaltet ist.

4. Akkurestladungsanzeige nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leuchtdiode (52) mit einem Widerstand (54) in Reihe geschaltet ist und sich in einem Strompfad befindet, der einen Transistor (49) vom Kollektor zum Emitteranschluß überbrückt.

5. Akkurestladungsanzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Spannungsteiler (48) vorgesehen ist, der zur Einstel­ lung der Basisspannung des Transistors (49) dient.

6. Akkurestladungsanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verbraucher ein Antriebsmotor, beispielsweise für eine Bürstenwalze (6) eines Bodenreinigungsgerätes (1) ist und als Last­ widerstand für die Messung der Akkurestladung der An­ triebsmotor in unbelastetem Zustand dient.

7. Akkurestladungsanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegehäuse (10) eine Schublade (29) mit einer Einschuböffnung (9) um­ faßt.

8. Akkurestladungsanzeige nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkupack (14) mit der Schublade (29) in der Betriebsstellung im Aufnahmege­ häuse (10) einrastbar ist.

9. Akkurestladungsanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkupack (14) in der Betriebsstellung von Abschnitten (42) des Aufnahmege­ häuses (10) hintergriffen wird.

10. Akkurestladungsanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkontakte (27) als abgewinkelter Abschnitt einer Spiralfeder (39) ausge­ bildet ist, wobei der Abschnitt um eine am inneren Ende der Spiralfeder (39) vorgesehene Achse verschwenkbar ist.

11. Akkurestladungsanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkontakte (27) mit Federbügeln (27a) versehen sind, wobei die Federbügel (27a) um einen gehäusefesten Stift verschwenkbar sind.

12. Akkurestladungsanzeige nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkontakte (27) in Öffnungen (32) des Aufnahmegehäuses (10) bewegbar sind.

13. Akkurestladungsanzeige nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schublade (29) auf ihrer innerhalb des Aufnahmegehäuses (10) befindlichen Seite ein spitzes Ende (30) mit Schrägflächen zum Ab­ heben der Prüfkontakte (27) aufweist.

14. Akkurestladungsanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante am vorderen Ende (28) des Akkupacks (14) zum Verschwenken der Prüf­ kontakte (27) dient.