DE2716862A1 - Speisequellen-einheit - Google Patents
Speisequellen-einheitInfo
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Description
FaionJcm wolle
G i~rai;id:ni a. M. ]
Paiktiliali© 13
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1''ABUCHI HDTOR CO. LTD.. Tokyo. Japan
709842/KK2
SρGi s η quellen-Eiηhe L t
Die {Erfindung betrifft eine Speisequellen-Einheit, die
eine Vielzahl schnell aufladbarer und entladbarer Batterien
mit einem niederen Innenwiderstand in Serienschaltung enthält, wobei der in den Batterien fließende elektrische
Strom automatisch begrenzt wird, wenn die Temperatur der Batterien der Einheit steigt.
In letzter Zeit wurde eine Speisequellen-Einheit entwickelt, die eine Vielzahl schnell aufladbarer und entladbarer Batterien
mit kleinem Innenwiderstand, z. B. Nickel-Cadmium-Batterien
enthält, die in Serie geschaltet und angeordnet sind und in Isoliermaterialien gehalten werden und eine
einheitliche Batterieanordnung darstellen. Die Speisequellen-Einheit besitzt einen kleinen Innenwiderstand und läßt
sich im Vergleich zu ihrem kleinen Volumen mit einem hohen Ladestrom aufladen und mit einem hohen Entladestrom entladen.
Ferner kann die Speisequellen-Einheit normalerweise in
einigen Minuten aufgeladen werden. Diese Vorteile kommen bei verschiedenen elektrisch betriebenen Spielzeugen, so
z. B. bei funkgesteuerten Flugzaugen, voll zum Tragen.
Beim Aufladen oder Entladen der Speisequellen-Einheit kann manchmal ein extrem hoher Strom in der Speisequellen-Einheit
fließen. In einem derartigen Fall nimmt die Temperatur der Batterien unerwünscht zu, und damit wird auch der
innere Druck der Batterien erhöht. Um diesem Problem zu begegnen, wurden verschiedene Maßnahmen, z. B. ein Sicherheitsventil,
vorgeschlagen, um eine Zunahme des inneren Drucks der Batterien zu vermeiden. Bei Verwendung eines
Sicherheitsventils wird jedoch das in den Batterien enthaltene Gas nach außen freigegeben, wenn das Sicherheitsventil
betätigt wird, was eine Verschlechterung der Betriebs-
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e Lt<;nn5'>cb:if ten des J-attorien oder eine Verringerung der Lebensdauer
der Batterien zur Folge hat.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Speisequellen-Einheit
anzugeben, die die oben angegebenen Nachteile vermeidet. Bei der Speisaquellen-Einheit soll es möglich sein,
daß ein extrem großer Lade- oder Entladestrom ohne Verschlechterung
der Betriebseigenschaften der Batterien und ohne eine Verringerung der Lebensdauer der Batterien fließt.
Die erfindungsgemäßs Speisequellen-Einheit soll in der
Lage sein, wenn die Temperatur der Batterien auf einen vorgegebenen Wert zunimmt, ein Anwachsen des inneren Drucks
der Batterien aufgrund des Temperaturanstiegs durch Begrenzung eines in den Batterien fließenden elektrischen
Stromes zu steuern.
Im folgenden v/erden Ausführungsformen der Erfindung an
Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Speisequellen-Einheit nach der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Speisequellen-Einheit, wobei ein Teil der
Einheit weggebrochen ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils einer erfindungsgemäßen Speisequellen-Einheit, wobei der
Deckel der Einheit abgenommen ist; und
Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten Hauptteils.
In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine schnell aufladbare und entladbare Batterie mit kleinem Innen-
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_ l
■ : ·'-.·'.', ;:::ί Moi.spLel eine für;!::;· ] -ΠαΊιαΙυπι-Πη i. !;οιΊο .
ι:.:: ; ! i, :;..3t ferner· ein auf Warn-"; ansprechendos Schalti"v.
.r. :~'.ry·) : ι i. r<, zum Beispiel ein wärineenvo.findlicher Sch'ilt·;■-.-,
ein nichtlineares Schaltungselement 10, dessen Widerr.
tind sich entweder in Vorwärtr.richtung oder in Rückwärtsrieht.unp;
ändert, eine auf V/ärme ansprechende Einrichtung^ , eine ?atterien<:;ruppe a im oberen Teil dui* Figur und eine
Baiteriengruppe b im unteren Teil der Figur. Mehrere Batterien
sind in Serie miteinander verbunden, und diese Batterien 1 v/erden, wie noch beschrieben wird, mittels Isolierrnaterialien
zusammengebaut und so angeordnet, daß sie eine einheitliche Batterieeinheit bilden.
V/'enn die Mickel-Cadmium-Batterien 1 aufgeladen werden,
fließt ein Ladestrom vom (+)-Anschluß zum (-)-Anschluß über eine Batteriegruppe a, den auf V/ärme ansprechenden
Schalter 9 und eine Batteriegruppe b. V/enn die Temperatur der Batterien 1 aufgrund eines äußerst großen Ladestroms
auf einen vorgegebenen V/ert zunimmt, öffnet der auf V/ärme ansprechende Schalter 9 seinen Kontakt und unterbricht den
Ladestrom. Als Ergebnis nimmt die Temperatur der Batterien 1 ab, und wenn die Temperatur unter den vorgegebenen Wert
fällt, wird der auf V/ärme ansprechende Schalter 9 wieder eingeschaltet, so daß das Aufladen wieder beginnt. V/erden
dagegen die Nickel-Cadmium-Batterien 1 entladen, so fließt der Entladestrora vom (-)-Anschluß über die Batteriengruppe
b, die Diode 10 oder den auf Wärme ansprechenden Schalter 9» die Batteriengruppe a und den (+)-Anschluß an eine äußere
Last. Wenn die Temperatur der Batterien 1 so zunimmt, daß sie aufgrund eines äußerst großen Entladestroms einen
vorgegebenen v/ert erreicht, öffnet der auf Wärme ansprechende Schalter 9 seine Kontakte. Der Entladestrora fließt
jedoch weiterhin über die Diode 10, selbst wenn der auf Wärme ansprechende Schalter 9 geöffnet ist. Der Entladestrom
wird nach dem Öffnen des auf Wärme ansprechenden
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3 -
Schalters 9 auf einem gev/issen Wert gehalten, obwohl er
durch den ',Widerstand dor Diode 10 leicht verringert ist.
Dicker verkleinerte Strom wird zum Beispiel als Schutzstrom
zur Betätigung einer Schutzanordnung in der Last (nicht dargestellt) verwendet. Wird zum Beispiel die erfindungsgeinäße
Speisequallen-Einheit als eine Speisequelle für ein funkgesteuertes Modellflugzeug eingesetzt, das
durch einen elektrischen Motor angetrieben wird, so reicht der genannte Schutzstrom zum Betreiben der Funksteuerein
heit (nicht dargestellt) aus, obwohl dieser Schutzstrora zum Antreiben des elektrischen Motors nicht ausreichend
ist. Selbst wenn daher der auf Wärme ansprechende Schalter 9 geöffnet ist und dem elektrischen Motor nicht genügend
Strom zur Verfügung gestellt wird, wird die Funksteuerung mittels des genannten Schutzstromes betrieben, um das Modellflugzeug
sicher zurückzuführen.
Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Speisequellen-Einheit.
Die Bezugszeichen 1, 9» 10, a und b ent sprechen den entsprechenden Bezugszeichen der Figur 1.
In den Figuren 2, 3 und 4 enthalten zwei Batterienreihen (a und b) eine Vielzahl von Nickel-Cadraium-Batterien, die
in Serie geschaltet sind und von einem isolierenden Teiler 6 voneinander getrennt sind. Ein isolierender Kunststoffdeckel 7 bedeckt eine äußere Oberfläche der Batterienreihen a und b und nimmt die Batterienreihen a und b und
einen auf Wärme ansprechenden Schalter 9 auf, der einen weiter unten beschriebenen Aufbau zur Ausbildung einer einheitlichen Einheit besitzt. Wie in Figur 2 dargestellt ist,
ist das Stirnende der Batteriereihen a und b mit einer isolierenden Frontplatte 2 bedeckt. In der Froritplatte 2
sind Steckeröffnungen 3 und 4 vorgesehen, und an der Innenseite der Frontplatte 2 befindet sich eine Anschlußfassung 5. Die Anschlußfassung 5 ist mit einem Ende einer
Batterie mittels Verbindungseinrichtungen ( nicht darge-
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stellt) verbunden. Wenn ein Stecker (nicht dargestellt) in die Steckeröffnungen 3 und 4 eingeführt wird, liefert der
Stecker einen Kontakt mit der Anschlußfassung 5 und ermöglicht über den Stecker und die Anschlußfassung die Aufladung
oder Entladung. An der Endfläche der Batteriereihen a und b, die der Frontplatte 2 entgegengesetzt ist, ist
der auf V/ärme ansprechende Schalter 9 und die Diode vorgesehen, die mit einem isolierenden rückseitigen Deckelgehäuse
8 bedeckt sind, wie in Figur 4 dargestellt ist (in Figur 4 ist die Diode 10 der besseren Übersichtlichkeit
der Zeichnung halber weggelassen).
Der auf V/ärme ansprechende Schalter 6 enthält ein elektrisch
leitendes Grundteil 9A, ein isolierendes Teil 9B, eine wärmeempfindliche Platte 9C, eine elastische und
elektrisch leitende Schalter-Betätigungsplatte 9D, einen Kontakt 9E, eine Halteplatte 9F an der (-)-Seite und eine
Halteplatte 9G an der (+)-Seite. Die Halteplatte 9F an der (-)-Seite und die Halteplatte 9G an der (+)-Seite bestehen
aus einer Metallplatte, die eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen kleinen elektrischen Widerstand
besitzt. Die Halteplatte 9G an der (+)-Seite ist mit dem (+)-Anschlußteil 1B der Batterien 1 verbunden, das am
linken Ende der Batteriereihe b in Figur 1 angeordnet ist, wobei diese Halteplatte 9G zur gleichen Zeit durch das
Isolierteil 9B hindurchläuft und sich in Kontakt mit dem Kontakt 9E befindet. Auf der anderen Seite ist die Halteplatte
9F an der (-)-Seite mit dem (-)-Anschlußteil 1A
der Batterien 1 verbunden, das an der linken Seite der Batterienreihe b in Figur 1 angeordnet ist. Das Grundteil
9A ist an der Halteplatte 9F an der (-)-Seite befestigt. Ein Ende der Schalter-Betätigungsplatte 9D ist mit einem
Kontakt 9E versehen, v/obei das andere Ende der Schalter-Betätigungsplatte 9D am Grundteil 9A befestigt ist, und
wobei der Zwischenteil der Schalter-Betätigungsplatte 9D
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- ίο -
mit einer Ausnehmung 9H versehen ist, die sich in Richtung auf das Grundteil 9A erstreckt. Die Wärmeempfindliche
Platte 9C sitzt zvn.sch.en dem Grundteil 9A und der Ausnehmung
9H der Schalter-Betätigungsplatte 9D. Die Wärmeempfindliche Platte 9C ist so angeordnet, daß sie die
Schalter-Betätigungsplatte 9D in der in Figur 4 dargestellten Stellung hält, um eine elektrische Verbindung zwischen
dem Kontakt 9E und der Halteplatte 9D auf der (+)-Seite aufrechtzuerhalten, wenn die Temperatur der Batterien 1
sich unter einem vorgegebenen Wert befindet; wenn die Temperatur der Batterien 1 über den vorgegebenen Wert ansteigt,
wird die wärmeempfindliche Platte 9C durch Wärme verformt und drückt die Ausnehmung 9H der Schalter-Betätigungsplatte
9D nach oben, wobei der Kontakt zwischen dem Kontakt 9E und der Halteplatte 9G der (+)-Seite freigegeben
oder geöffnet wird. Der auf Wärme ansprechende Schalter 9 ist also derart ausgebildet, daß ein elektrischer
Pfad von der Halteplatte 9G (+)-Seite zur Halteplatte 9F der (-)-Seite über den Kontakt 9E, die Schalter-Betätigungsplatte
9D und das Grundteil 9A ausgebildet ist. Die Diode 10 ist in einer solchen Weise angeschlossen, vergl.
Figur 3, daß ihr Anodenanschluß mit der Halteplatte 9G der (+)-Seite, und ihr Kathodenanschluß mit der Halteplatte 9F
der(-)-Seite verbunden ist.
Wenn die Temperatur irgendeiner der Batterien der Batterienreihe a oder b ansteigt, wird die in den Batterien 1
erzeugte Wärme sofort entweder durch die Halteplatte 9G der (+)-Seite oder die Halteplatte 9F der (-)-Seite zur
wärmeempfindlichen Platte 9 C übertragen. Wenn die Temperatur der Batterien 1 weiter zunimmt, überschreitet die
Temperatur der wärmeempfindlichen Platte 9C einen vorgegebenen Wert, die Schalter-Betätigungsplatte 9D wird aufgrund
der Verformung der wärmeempfindlichen Platte 9C wie beschrieben nach oben gedrückt, und der Kontakt 9E löst
den Kontakt mit der Halteplatte 9D der (+)-Seite. D.h.,
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der auf "iärme ansprechende Schalter 9 ist ausgeschaltet.
Wenn der auf Wärme ansprechende Schalter 9 auf diese Weise ausgeschaltet ist, wird während der Aufladung der Speisequellen-Einheit
ein Ladestrom vollständig unterbrochen. In ähnlicher V/eise wird ein Entladestrom unterbrochen, wobei
der Schutzstrom über die Diode 10 während einer Entladezeit der Speisequellen-Einheit fließt. Und wenn die
Temperatur der wärmeempfindlichen Platte 9C aufgrund eines Temperaturabfalls in den Batterien 1 den vorgegebenen Wert
unterschreitet, kehrt die Schalter-Betätigungsplatte 9D in den in Figur 4 dargestellten Zustand zurück, und der
Kontakt 9E befindet sich erneut in Kontakt mit der Halteplatte 9G der (+)-Seite. D.h. der auf Wärme ansprechende
Schalter 9 ist wieder eingeschaltet.
Wie schon beschrieben, läßt sich die Speisequellen-Einheit nach der Erfindung schnell mit einem hohen Strom
aufladen oder entladen. Wenn äußerst große Ströme in den Batterien fließen, die eine Erhöhung der Temperatur der
Batterien 1 verursachen, wird der Lade- oder Entladestrom automatisch begrenzt, und liefert eine Abnahme der Temperatur
in den Batterien 1, so daß auf diese Weise eine Störung der Batterien, eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften
der Batterien, und ein Verringerung der Lebensdauer der Batterien aufgrund von Temperaturanstieg vermieden
werden kann.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Batterien 1, die
isolierende Frontplatte 2, die Anschlußfassung 5, der Teiler 6, das rückseitige Deckelgehäuse 8, der auf Wärme
ansprechende Schalter9 und die Diode 10 mit einem isolierenden Kunststoffüberzug 7 bedeckt sind, der zum Beispiel
als thermisch schrumpfbarer Kunststoffüberzug ausgebildet ist und eine einheitliche Einheit erzeugt, kann
in den Batterien 1 kein unerwünschter Kurzschluß auftreten. Der Überzug 7 arbeitet zufriedenstellend, wenn er
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LtMl i.,";! ίο': r'as r Uc.
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schließt.
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Gemäß der geschild'irton Ausiührun^r-forrn lie^t lediglich
die Diodo 10 parallel ^u dem auf V/ärme ansprechenden
Schalter 9» es läßt sich jedoch in Serie zur Diode 10
auch ein Widerstand vorsehen. Anstelle des mechanisch verwirklichten auf V,rärra3 ansprechenden Schalters läßt
sich auch ein elektronischer, auf Wärme ansprechender Schalter einsetzen. Es ist ferner möglich, andere Typen
von Schaltungselementen zu. verwenden, deren Vorv/ärtsstrom/Sparnungscharakteristik
und Rückwärtsstrom/Spannunftscharakteristik
unterschiedlich sind.
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BAD ORIGINAL
- 43·
Leerseite
Claims (9)
- PatentansOrücheJ Speisequellen-Einheit, die Batterienreihen aus einer Vielzahl schnell aufladbarer und entladbarer Batterien mit einem niederen Innenwiderstand enthält, die in Serie zueinander liegen und in parallelen Reihen mit Teilern zwischen den Reihen angeordnet und in einer Einheit aufgebaut und verpackt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisequellen-Einheit eine auf Wärme ansprechende Einrichtung (#1) zur Begrenzung eines durch die Batterien fließenden elektrischen Stromes enthält und daß sich der Zustand der auf Wärme ansprechenden Einrichtung (ftf) ändert, wenn die Temperatur in den Batterien (1) der Speisequellen-Einheit erhöht hat.
- 2.) SpGisequellen-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Wärme ansprechende Einrichtung (f^1) direkt mit aera Batteriekreis verbunden ist.
- 3) Speisequellen-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Wärme ansprechende Einrichtung (φ) ein auf Wärme ansprechendes Schaltelement (9) enthält.
- 4) Speisequellen-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Wärme ansprechende Schaltelement als auf Wärme ansprechender Schalter (9) ausgebildet ist.
- 5) Speisequellen-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auf Wärrn.e ansprechende Schalter (9) eine elektrisch leitende Halteplatte (9G) der (+)-Seite mit oiner hohen thermischen Leitfähigkeit enthält, die ara709842/1042 ORIGINAL INSPECTED(+)-Anschluß einer Batterie angeordnet ist, und eine elektrisch leitende Halteplatte (9F) der (-)-Seite enthält, die eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt und mit dem (-)-Anschluß einer an die Batterie angrenzende Batterie verbunden ist, daß eine Schalter-Betätigungsplatte (9D) zwischen der Halteplatte (9F) der (+)-Seite und der Halteplatte (9G) der (-)-Seite zur direkten Steuerung einer ohmschen Verbindung zwischen den Halteplatten (9F, 9G) vorgesehen ist, daß eine wärmeempfindliche Platte (9C) vorgesehen ist, die durch Temperaturänderung verformt wird, um die Schalter-Betätigungsplatte (9D) zu betätigen und zu steuern, und daß die Schalter-Betätigungsplatte (9D) betätigt wird und eine ohmsche Verbindung zwischen den Halteplatten (9F, 9G) unterbricht, wenn die Temperatur in den Batterien (1) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
- 6) Speisequellen-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Wärme ansprechende Einrichtung Cjfi) ein auf Wärme ansprechendes Schaltelement (9) und ein nichtlineares Schaltungselement (10) enthält, daß das nichtlineare Schaltungselement (10) parallel zu dem auf Wärme ansprechenden Schaltelement (9) angeschlossen ist, wobei die Vorwärtsstroin/Spannungscharakteristik und die Rückwärtsstrom/Spannungscharakteristik des nichtlinearen Elements (10) voneinander verschieden sind.
- 7) Speisequellen-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Schaltungselement (10) als Diode ausgebildet ist, deren Anodenanschluß mit dem (+)-Anschlußteil einer Batterie verbunden ist, und deren Kathodenanschluß mit dem (-)-Anschlußteil einer an die genannte Batterie angrenzenden weiteren Batterie verbunden ist.709842/1042
- 8) Speisequellen-Einhait nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Wärme ansprechende Einrichtung (^tH) mit einem isolierenden Deckelgehäuse (8) bedeckt ist.
- 9) Speisequellen-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Batterien (1) und die auf Wärme ansprechende Einrichtung ( #1) mit einem isolierenden Kunststoffüberzug bedeckt ist und eine einheitliche Einheit darstellt.709842/10A2
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