ITMI940181A1 - Dispositivo per la ricarica di batterie - Google Patents

Description

" D I S P O S I TIVO PER LA RICARICA DI BATTERIE"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo per la ricarica di batterie, in particolare batterie al nichel-cadmio (Ni-Cd) , utili in applicazioni per piccola e media potenza grazie alla stabilità della tensione fornita, al minor tempo di ricarica e alla maggior densità di corrente erogabile rispetto ad altre batterie, ad esempio quelle al piombo.

I noti dispositivi per la ricarica di batterie presentano limitazioni ed inconvenienti che in generale riducono la vita utile delle batterie ricaricate, o ne abbassano le prestazioni nella successiva fase di erogazione di corrente. Inoltre, i dispositivi noti sono a volte complessi e di costo non trascurabile, o limitati nell'impiego a batterie la cui tensione è compresa in un certo (ristretto) intervallo di valori. Una delle cause di prestazioni insoddisfacenti delle batterie ricaricate deriva dal fatto che frequentemente le batterie vengono ricaricate quando dispongono ancora una certa carica residua, ad esempio perchè , a titolo precauzionale, esse vengono ricaricate prima di aver raggiunto le condizioni di scarica completa . Un altro motivo è l ' effetto memoria , presentato in particolare da batterie Ni-Cd, che conservano lo stato di soglia dell ' ultima erogazione di corrente .

Scopo della presente invenzione è quello di superare le limitazioni e gli inconvenienti sopra illustrati dei dispositivi per la ricarica di batterie attualmente impiegati. Questo scopo viene conseguito mediante il dispositivo oggetto della rivendicazione 1.

Durante la ricarica di una batteria, il dispositivo secondo l'invenzione eroga una tensione pulsante alla frequenza di 50 Hz che consente di prolungare la durata delle batterie poste sotto carica. Inoltre, con il dispositivo secondo l'invenzione non è necessario variare la tensione di carica adeguandola a quella delle batterie, poiché il dispositivo stesso, nei limiti massimi di 0 - 12 V, si autoregola senza produrre danni o deterioramento alla batteria sotto carica. Il dispositivo dell'invenzione può inoltre eliminare l'effetto di memoria eventualmente registrato in batterie Ni-Cd che, per la loro natura chimica ed elettrica, memorizzano lo stato di soglia dell'ultima erogazione di corrente. Le batterie possono essere lasciate in carica,senza pericolo, anche per tempi superiori a quelli necessari per la loro completa ricarica.

L'invenzione verrà ora illustrata con riferimento a forme realizzative preferite, ma non limitative , illustrate nei di segni al legat i in cui : la Figura 1 mostra uno schema elettrico del dispositivo caricabatterie secondo l ' invenzione; e la Figura 2 illustra una variante del dispositivo caricabatterie secondo l ' invenzione .

Con ri f erimento al la Figura 1 , il dispos itivo secondo l ' invenzione comprende un trasformatore di alimentazione TI , dotato di un avvolgimento primario collegabile alla rete a 220 V c.a. tramite un interruttore SW1, e di un avvolgimento secondario in grado di erogare una tensione ridotta, ad esempio 15 V. Un terminale dell'avvolgimento secondario del trasformatore TI è collegato al catodo di un diodo raddrizzatore D1, mentre l'altro terminale è collegato a massa. L'anodo del diodo D1 è collegato ad un secondo diodo D2 con funzione di blocco, e ad un condensatore elettrolitico di filtro CI. L'anodo di D2 è collegato ad un resistore fisso di protezione Ri in serie ad un potenziometro di regolazione R2 tipicamente a filo (collegato come reostato) sul cui cursore è disponibile la tensione di ricarica.

Il terminale positivo della batteria da ricaricare B viene collegato, attraverso un diodo D3 , al cursore del potenziometro R2, mentre l'altro terminale della batteria è collegato all'altro terminale dell'avvolgimento secondario di Ti, eventualmente collegato a massa.

Il potenziometro R2 consente di controllare l'erogazione di corrente, così che il dispositivo risulta adattabile anche a batterie di piccola capacità di corrente e bassa tensione . Inol t re , la tens ione sul nodo tra Ri ed R2 al imenta , attraverso un resistore R3 , un diodo LED, indicato con LD, che indica visivamente la ricarica in corso.

Con riferimento ancora alla Fig. 1, il terminale negativo della batteria può essere collegato al contatto centrale di un deviatore SW2, avente uno dei due contatti collegato a massa e l'altro all'anodo del diodo D3 tramite il parallelo di un resistore R4 e una lampada spia LAMP.

Spostando il contatto centrale del deviatore SW2 verso l'alto, la batteria B viene posta in parallelo al circuito dissipatore formato dalla lampada LAMP e dalla resistenza R4, ed isolata dalla tensione di ricarica grazie al diodo D3 che risulta polarizzato inversamente, dal momento che la tensione della batteria B può al massimo raggiungere quella di ricarica. In queste condizioni, la batteria B può scaricarsi completamente attraverso la resistenza R4 e la lampada LAMP che indica visivamente la scarica in corso. I componenti sono dimensionati in modo che la lampada si spenga una volta che la batteria si è scaricata al desiderato livello, ossia quasi completamente. A questo fine può essere previsto un diodo Zener (non mostrato) in grado di fissare una soglia ben definita per lo spegnimento della lampada.

Se a questo punto il deviatore SW2 viene riportato nella posizione mostrata in Figura 1, si esclude dal circuito della batteria B il complesso lampada LAMP-resistenza R4 e si chiude la batteria sul secondario, così da consentirne la ricarica. Un ulteriore vantaggio del dispositivo secondo l'invenzione consiste nel fatto che le batterie ricaricate con tale dispositivo non danno segno di termicità neppure se l'erogazione di corrente supera il 10% della loro capacità totale, se lasciate in carica per tempi superiori a 15-20 ore. In particolare, un telefono cellulare alimentato con batterie da 700 mAh è rimasto attivo per oltre 15 ore nella condizione di attesa (stand-by), e per 9 ore circa se alimentato con batterie da 600 mAh. Lo stesso apparecchio, alimentato con batterie da 700 mAh, è rimasto attivo per 9 ore e mezzo circa, in condizione di stand-by, dopo una telefonata di 18 minuti. Altre prove sono sono state effettuate caricando le batterie senza prima provvedere ad una scarica completa per evitare l'effetto memoria a diverse condizioni e livelli di capacità, con il risultato di ricarica per la massima capacità contenibile dalle batterie. Ovvero, le batterie poste in carica con il dispositivo secondo l'invenzione non necessitano di essere prima scaricate per eliminare l'effetto memoria. Il dispositivo oggetto della presente invenzione consente anche di ricaricare (rigenerare) batterie considerate non più ricaricabili con normali caricabatterie previsti in dotazione con le batterie stesse, riportandole a normali livelli di efficienza .

Secondo una variante realizzativa allustrata in Figura 2, in cui sono stati usati gli stessi riferimenti di Figura 1 per contrassegnare parti analoghe, la commutazione di SW2 può avvenire in modo automatico, tramite un circuito di comando CT controllato da un sensore S della corrente di scarica oppure. in alternativa, da un sensore S' della tensione della batteria mostrato a tratteggio.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la ricarica di una batteria (B) utilizzando una tensione pulsante, caratterizzato dal fatto di comprendere in combinazione un trasformatore di alimentazione (Tl) avente un avvolgimento primario collegato alla rete a corrente alternata, almeno un diodo raddrizzatore (Di) il cui catodo è collegato ad un terminale dell'avvolgimento secondario del detto trasformatore (Tl) , almeno un condensatore di filtro (Cl) collegato tra il catodo del detto diodo raddrizzatore (DI) e l'altro terminale dell'avvolgimento secondario del detto trasformatore (Tl), un potenziometro a filo (R2) avente un terminale collegato al catodo del diodo raddrizzatore (DI) tramite un diodo di blocco (D2) ed un resistore limitatore (RI) in serie fra loro, un terminale della batteria (B) da ricaricare essendo collegato al cursore di detto potenziometro a filo (R2), l'altro terminale della batteria (B) essendo collegato all'altro terminale dell'avvolgimento secondario del trasformatore (Tl).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere un diodo LED (LD) indicatore della carica, alimentato dalla tensione di ricarica attraverso un resistore (R3) .
3. 3. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere un diodo (D3) collegato tra il cursore del detto potenziometro a filo (R2) e il terminale positivo della batteria (B) da ricaricare .
4. 4 . Di spos i t ivo secondo le rivendicaz ioni precedent i , caratterizzato dal fatto che l ' altro terminale della batteria ( B ) è col legato all'altro terminale dell'avvolgimento secondario del trasformatore (Tl), tramite il contatto mobile di un deviatore (SW2) avente due contatti fissi collegati, rispettivamente, al detto altro terminale del trasformatore (Tl) e ad un circuito dissipatore (R4, LAMP) per l'eventuale scarica della batteria (B) prima della ricarica.
5. 5. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto circuito dissipatore comprende un resistore (R4) in parallelo ad una lampada spia (LAMP).
6. 6. Dispositivo secondo le rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi (CT) di comando automatico del detto deviatore (SW2) attivati da un sensore (S^S<1>) dello stato di carica della batteria (B).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto sensore (S) rileva la corrente di scarica della batteria (B).
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto sensore (S') rileva la tensione della batteria {B).