DE102008057996A1

DE102008057996A1 - Multikontaktladegerät

Info

Publication number: DE102008057996A1
Application number: DE102008057996A
Authority: DE
Inventors: Edgar Ansmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2010-05-20

Abstract

Multikontaktladegerät zum Laden von Batteriesystemen unterschiedlicher Größe mit unterschiedlichen Anschlusskontakten, bestehend aus einer Ladeelektronik und einem Netzkabel und einer Grundplatte und einer darauf senkrecht angeordneten Festkontaktplatte und einer Schiebeplatte, deren Oberfläche parallel zur Oberfläche der Festkontaktplatte ausgerichtet ist und die etwa senkrecht zu diesen Oberflächen verschiebbar ist, wobei auf allen drei Platten Kontakte angeordnet sind, und auf wenigstens einer Platte wenigstens zwei Schiebe-Kontakte in wenigstens einer Richtung parallel zur Ebene der Platte verschiebbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Multikontaktladegerät zum Laden von Batteriesystemen unterschiedlicher Größe mit unterschiedlichen Anschlusskontakten, bestehend aus einer Ladeelektronik und einem Netzkabel und einer Grundplatte und einer darauf senkrecht angeordneten Festkontaktplatte und einer Schiebeplatte, deren Oberfläche parallel zur Oberfläche der Festkontaktplatte ausgerichtet ist und die senkrecht zu diesen Oberflächen verschiebbar ist.
Für das Aufladen von Batteriesystemen gibt es nach aktuellem Stand der Technik zahlreiche Varianten von Ladegeräten, die den Ladevorgang in Bezug auf die Materialien und den inneren Aufbau optimieren. Es existieren Ladegeräte, die nicht nur an eine einzige, sondern an die meisten der auf der Welt üblichen Netzspannungen und Netzfrequenzen angeschlossen werden können und daraus über einen Wandlerbaustein die benötigte Gleichspannung ableiten. Baugruppen für das Batteriemanagement stellen sicher, dass in der Ladeelektronik der zulässige Ladestrom nicht überschritten wird, die Batterie nicht überladen wird und auf Wunsch vor Beginn des Ladevorganges tief entladen wird. Bekannt ist u. a. auch die Funktion der Ladungserhaltung für eine längere Verweildauer im Ladegerät.
Auch für die äußere Bauform und für die Anordnung der Kontakte gibt es eine stark wachsende Zahl von Varianten. Für Elektrokleingeräte waren im 20. Jahrhundert vorrangig zylindrische Akkumulatoren verwandt worden, auf deren einer Stirnseite der Pluspol als Kontaktstift angeordnet ist und deren andere Stirnfläche als Minuspol genutzt wird. Insbesondere die Standardisierung in den Abmessungen der sogenannten Mignon-Zellen in den drei Baugrößen A, AA und AAA wurde sehr zahlreich verwendet, sodass für diese Batterien spezielle Ladegeräte entwickelt wurden. Die Mignon-Zellen sind nach aktuellem Stand der Technik auch weiterhin im Gebrauch.
Ab der Wende zum 21. Jahrhundert wurden jedoch mit zunehmender Verkleinerung der Geräte und mit einem dramatischen Anstieg der Stückzahlen insbesondere für Fotoapparate und Handys quaderförmige Batteriesysteme üblich, deren Kontakte auf einer Fläche angeordnet sind. Die Stückzahlen für einzelne Hersteller sind derart groß geworden, dass es wirtschaftlich sinnvoll ist, Sondervarianten von Batterien mit immer neuer Anordnung der Kontakte herzustellen. Dadurch existieren heute wiederaufladbare und quaderförmige Batterien in einer unübersehbaren Vielfalt von Abmessungen mit den verschiedensten Anordnungen ihrer Kontakte.
Die weltweite Standardisierung der Elektronikbauelemente bewirkt jedoch, dass für alle diese äußerlich sehr verschiedenen Batterien nur sehr wenige Varianten der Spannung und der Charakteristik des Aufladens existieren, sodass eine einzige Ladeelektronik für eine große Vielfalt von wiederaufladbaren Batterien nutzbar ist.
Die Hauptprobleme eines Ladegerätes sind also nach derzeitigem Stand der Technik weniger seine elektrischen Eigenschaften, sondern vielmehr die mechanische Aufnahme und die elektrische Kontaktierung der Batterie, also schnell, sicher und mit geringem Aufwand die beiden Ausgangspole der Ladeelektronik mit den Polen wenigstens einer Batterie zu verbinden, um sie wieder aufzuladen.
Für Batterien mit standardisierten Abmessungen und standardisierten Kontakten ist es sinnvoll, zur mechanischen Aufnahme eine Halbschale mit einer zu der Batterie komplementären Form zu schaf fen und diese Halbschale mit federnden Kontakten in den genormten Positionen zu versehen.
Problematisch ist diese Idee jedoch für quaderförmige Batterien mit Kontakten an den verschiedensten Stellen auf einer ihrer Flächen. Als Lösung beschreibt die DE 196 46 435 ein Ladegerät mit einer Auflagefläche und mit zwei elektrischen Kontakten, die auf einer Schiene jeweils in Längsrichtung verschiebbar und um die Längsrichtung der Schiene verschwenkbar sind. Durch Verschieben der beiden Kontakte in Längsrichtung wird ihre Position auf der Fläche und ihr Abstand zueinander eingestellt. Dann wird die jeweilige quaderförmige Batterie auf die Oberfläche des Ladegerätes aufgelegt und dort so verschoben, dass die Verbindungslinie zwischen beiden Kontakten exakt oberhalb der Schiene für die elektrischen Kontakte verläuft. Zur Fixierung der Batterie auf der Oberfläche des Ladegerätes schlägt die DE 196 46 435 einen Permanentmagneten vor. Dann kann durch Hochschwenken der Kontaktzungen der Kontakt zwischen dem Ladegerät und der darauf liegenden Batterie hergestellt werden.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Ladegerätes ist, dass es ausschließlich für quaderförmige Batterien geeignet ist, bei denen die Kontakte flächenbündig angeordnet sind. Die Kontaktierung von zylindrischen Batterien, insbesondere der Mignon-Batterien ist nicht möglich.
Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Ladegerät zu entwickeln, das wahlweise für quaderförmige Batterien oder für zylindrische Batterien in den verschiedensten Abmessungen geeignet ist und zwar sowohl mit Kontakten auf nur einer einzigen Seitenfläche als auch mit Kontakten auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen.
Da auf aktuellem Stand der Technik die elektrischen Eigenschaften der meisten wideraufladbaren Batterien weitestgehend standardisiert sind, wird die Aufgabe in einer Variante dahingehend erweitert, dass geladene Batterien mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert werden können, um die aufgenommene elektrische Energie wieder abgegeben zu können, wenn kein elektrisches Netz anzapfbar ist.
Als Lösung präsentiert die Erfindung ein Multikontaktladegerät, bei dem auf wenigstens einer von den drei Platten wenigstens ein Fest-Kontakt angeordnet ist, und auf wenigstens einer der drei Platten wenigstens ein Schiebe-Kontakt in wenigstens einer Richtung parallel zur Ebene der Platte verschiebbar ist.
Eine wichtiges Merkmal der Erfindung sind also die drei Platten, die die elektrischen Kontakte tragen und die in Form eines U angeordnet sind. Die Festkontaktplatte und die Schiebeplatte bilden die beiden Schenkel des U, die miteinander durch die Grundplatte verbunden sind.
Die für die drei Platten gewählten Bezeichnungen ergeben sich aus ihrer Anordnung Ladegerät:
Die Grundplatte ist auf der Grundbaugruppe des Gerätes angeordnet und in der Regel parallel zur Grundfläche des gesamten Lagegerätes ausgerichtet. Die Festkontaktplatte ist fest mit der Grundplatte verbunden und kann – wie alle drei Platten eines erfindungsgemäßen Ladungsgerätes – sowohl mit wenigstens einem nicht verschiebbaren „Fest-Kontakt” als auch mit wenigstens einem verschiebbaren „Schiebekontakt” ausgestattet werden. Die „Schiebeplatte” ist gegenüber der Grundplatte verschiebbar, wodurch sich auch ihr Abstand zur Festkontaktplatte ändert.
Da alle drei Platten zur Aufnahme von Kontakten dienen, könnten alle drei in ihren Bezeichnungen auch die Silbe „Kontakt” enthalten. Diese Einfügung enthält jedoch nur die Festkontaktplatte, um Verwechslungen vorzubeugen. Die anderen beiden Platten sind mit einer möglichst kurzen Bezeichnung versehen worden.
Da die Oberflächen von Festkontaktplatte und Schiebeplatte parallel zueinander ausgerichtet sind und die Schiebeplatte senkrecht zu diesen Oberflächen verschiebbar ist, umgreifen die drei Platten die zu ladende Batterie nach Art eines Schraubstockes, wodurch die mechanische Fixierung der Batterie sichergestellt ist.
Das Hauptmerkmal der Erfindung ist, dass auf allen drei Platten Kontakte für die darin eingespannten Batterien angeordnet sind. Für die Anordnung der Kontakte auf den Platten sieht die Erfindung im Prinzip zwei verschiedene Methoden vor:
Für sehr häufig verwandte Batterien mit einem ganz bestimmten, festen Abstand ihrer Anschlusskontakte zu einer Fläche der Batterie, die rechtwinklig zu der Außenfläche mit den Kontakten ausgerichtet ist, werden auf wenigstens einer der drei Platten entsprechende feste Gegenkontakte, sog. Festkontakte angeordnet.
Eine Ausführungsvariante dieses Prinzips weist auf der Festkontaktplatte und auf der Schiebeplatte, nicht aber auf der Grundplatte jeweils ortsfeste Kontakte auf. Dann kann das Ladegerät durch Verschieben der Schiebeplatte für die Aufnahme einer Batterie „geöff net” werden, eine Batterie auf die Grundplatte aufgelegt werden und darauf verschoben werden, bis wenigstens ein Kontakt der Batterie an einem Kontakt auf der Festkontaktplatte anliegt und anschließend die Schiebeplatte von der Feder soweit in Richtung auf die Festkontaktplatte geschoben werden, bis sie an die Batterie anschlägt und sie dadurch mechanisch fixiert.
Auf aktuellem Stand der Technik sind bei Batterien mit ebenen Außenflächen die beiden Anschlusskontakte der Batterie meist in einer einzigen Ebene angeordnet. Dann müssen natürlich auch die beiden Kontakte des erfindungsgemäßen Ladegerätes in einer Ebene angeordnet sein. Diese Kontakte können sowohl Festkontakte als auch Schiebekontakte sein und sie können sowohl auf der Grundplatte wie auch auf der Festkontaktplatte oder auf der Schiebeplatte angeordnet sein.
Ebenso ist es möglich, dass eine Batterie durch die Kombination eines Festkontaktes und eines Schiebkontaktes im Ladegerät kontaktiert wird.
Ein erfindungsgemäßes Ladegerät kann auch Batterien kontaktieren, deren Kontakte auf verschieden Flächen angeordnet sind. Ein Beispiel dafür sind die Mignon-Zellen in zylindrischer Form mit je einem Kontakt auf den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Zylinders.
Durch eine zylindersegmentförmige Einkerbung, die senkrecht zu Festkontaktplatte und Schiebeplatte ausgerichtet ist, wird eine Mignon-Zelle in einer bestimmten Position auf der Grundplatte fixiert. Innerhalb dieser Kerbe wird eine Mignon-Zelle dann an die Festkontaktplatte herangeschoben, sodass sie mit ihrem Anschlusskontakt auf der einen Stirnseite den entsprechenden Kontakt auf der Festkontaktplatte des Ladegerätes berührt.
Damit Mignon-Zellen verschiedenen Durchmessers kontaktiert werden können, sollte der entsprechende Festkontakt auf der Festkontaktplatte als länglicher Streifen gestaltet sein, der senkrecht zur Grundplatte ausgerichtet ist und die Mittellinie der zylindersegmentförmigen Kerbe in der Grundplatte kreuzt.
Alternativ zum Festkontakt kann ein Schiebekontakt vorgesehen werden, dessen Verschieberichtung senkrecht zur Grundplatte ausgerichtet ist und die Mittellinie der zylindersegmentförmigen Kerbe in der Grundplatte kreuzt.
Ein gleichermaßen ausgerichteter, länglicher Kontaktstreifen oder ein Schiebekontakt ist auch auf der Schiebeplatte in Verlängerung der Mittellinie der zylindersegmentförmigen Einkerbung auf der Grundplatte angeordnet. Durch Verschieben der Schiebeplatte berührt auch dieser zweite Kontakt den entsprechenden Anschlusskontakt auf der anderen Stirnseite der zylindrischen Batterie.
Zur Kontaktierung von quaderförmigen Batterien, deren Anschlusskontakte an einem beliebigen Ort auf einer Fläche angeordnet sind, sieht die Erfindung wenigstens zwei Schiebekontakte auf wenigstens einer Platte vor, die in wenigstens einer Richtung parallel zur Ebene dieser Platte verschiebbar sind. Für die nach derzeitigem Stand der Technik verbreiteten, quaderförmigen Batterien können durch diese Verschiebekontakte alle Anschlusskontakte der Batterie erreicht werden, die in einer Ebene angeordnet sind.
In der Regel reicht die Verschiebung der Kontakte im Ladegerät in einer Richtung parallel zu einer Außenkante, da auch bei den meisten quaderförmigen Batterien die Verbindungslinie zwischen dem Pluspol und dem Minuspol parallel zu einer Außenkante verläuft.
Unter dieser Bedingung kann jede Anschlusskombination durch Schiebekontakte auf der Grundfläche kontaktiert werden: In der Verschieberichtung der Schiebeplatte werden auch die Schiebekontakte verschoben, wodurch ihr Abstand zueinander und ihr Abstand in Bezug auf die benachbarten Kanten bestimmt werden. Die Positionierung in der anderen, senkrecht dazu verlaufenden Richtung wird durch Verschieben der zwischen der Festkontaktplatte und der Schiebeplatte noch nicht endgültig fixierten Batterie auf der Grundplatte erreicht. Jede Batterie muss also in eine solche Version des erfindungsgemäßen Ladegerätes so eingelegt werden, dass die Verbindungslinie zwischen den beiden Anschlusskontakten der Batterie parallel zur Verschiebungslinie der Schiebekontakte verläuft.
In der Praxis ist es eine besonders sinnvolle Variante, Schiebekontakte auf einer der drei Platten als ein Paar anzuordnen.
Bei der Anordnung auf der Grundplatte werden darauf abgelegte Batterien durch die Schwerkraft auf die Kontakte gedrückt. Bei der Anordnung der Kontakte auf der Festkontaktplatte oder auf der Verschiebeplatte drückt die Feder der Verschiebeplatte die Batterie auf die Kontakte.
Die folgende Justage-Prozedur gilt unabhängig davon, ob die Schiebekontakte auf der Festkontaktplatte und/oder auf der Schiebeplatte und/oder auf der Grundplatte angeordnet sind.
Bei paarweise angeordneten Schiebekontakten wird im ersten Schritt die Batterie zum Einstellen der Schiebekontakte neben den Kontakten eingeklemmt oder manuell festgehalten. Im nächsten Schritt werden die Kontakte auf den passenden Abstand geschoben und im dritten Schritt die Batterie auf die entsprechend vorbereiteten Kontakte abgesenkt.
Für die Verschiebung der Schiebekontakte in zwei Richtungen präsentiert die Erfindung als eine komfortable Ausführungsvariante, dass ein oder mehrere Schiebekontakte in einer gemeinsamen Schiene oder Kulisse verschiebbar sind. Senkrecht zur Richtung dieser Schienenführung ist innerhalb des Gerätes eine Ritzelwelle parallel zu einer der Platten angebracht, die in jeweils eine Zahnstange auf jedem Schiebekontakt eingreift. Die Ritzelwelle ist mittels eines von außen erreichbaren Handrades verdrehbar. Dadurch werden alle Schiebekontakte gleichzeitig in diese Richtung verschoben, was den Aufwand der Verstellung reduziert.
Es ist durchaus denkbar, dass sogar zwei oder alle drei Platten mit Schiebekontakten ausgestattet sind, sodass quaderförmige oder angenähert quaderförmige Batterien mit jeder Proportion und Kontakten auf verschiedenen Flächen kontaktierbar sind.
Denkbar ist auch, dass auf diese Weise Ladegeräte für Doppelspannungsbatterien konzipiert werden, also für Batterien, die zwei verschiedene Spannungen zur Verfügung stellen und dafür auch zwei getrennte Abgriffe aufweisen.
Ein wesentliches Element eines erfindungsgemäßen Multikontaktladegerätes ist die zangenartige Umklammerung der aufzuladenden Batterie durch Festkontaktplatte und Schiebeplatte. Zwischen diesen beiden Platten wird die Batterie mechanisch fixiert und gleichzeitig werden ihre Anschlusskontakte auf die Kontakte des Ladegerätes gedrückt.
Dabei sind für das Andrücken der Schiebeplatte auf die Festkontaktplatte die verschiedensten mechanischen Anordnungen denkbar. Im einfachsten Fall ist die Schiebeplatte über eine Zugfeder mit der Grundplatte verbunden. Wenn die Schiebeplatte von der Festkontaktplatte entfernt wird, wird dadurch auch die Zugfeder gelängt. Wenn zwischen Festkontaktplatte und Schiebeplatte eine Batterie eingeschoben ist und die Schiebeplatte wieder freigegeben wird, wird sie von der Zugfeder auf die Batterie gedrückt und schiebt diese weiter gegen die Festkontaktplatte. Vorteilhaft an dieser Konstruktion ist, dass Zugfedern als Gummibänder oder als Spiralfedern sehr einfache, kostengünstige und bewährte Zugelemente sind, die einfach in das Gerät eingebaut werden können.
Bei maximaler Ausdehnung erreicht die Zugfeder auch ihre maximale Zugkraft. Je näher sich die Schiebeplatte wieder an die Festkontaktplatte heranbewegt, desto geringer ist die Auslängung der Feder und desto geringer ist die Federkraft. Mit wachsender Breite der eingespannten Batterien wächst also auch die Kraft an, mit der das erfindungsgemäße Multikontaktladegerät auf die Batterien einwirkt. In gewissen Grenzen ist dieser Anstieg sinnvoll, da größere Batterien auch eine größere Masse aufweisen und deshalb mit einer größeren Kraft im Ladegerät gehalten werden sollten.
Auch für die elektrischen Kontakte ist mit zunehmendem Strom ein gewisser Anstieg der Kontaktkraft sinnvoll, jedoch gibt es Unter- und Obergrenzen. Bei der kleinsten, einspannbaren Batterie darf die Haltekraft nicht gegen Null gehen, sondern erfordert einen bestimmten Mindestwert. Auch bei den größten Batterien sollte eine Höchstkraft nicht überschritten werden, da anderenfalls eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Batterie droht.
Deshalb schlägt die Erfindung vor, das Zugelement in seinen Abmessungen so lang wie möglich zu gestalten und notfalls um eine Umlenkrolle zu führen. Damit wird erreicht, dass der Kraftunterschied zwischen schmalen und breiten Batterien geringer ist, als wie bei einer kurzen Feder.
Die Einschränkung der breiteabhängigen Klemmkraft einer Zugfeder kann dadurch umgangen werden, dass die Schiebeplatte gegenüber der Grundplatte in Linearführungen frei bewegbar ist und innerhalb des Verfahrweges in jedem beliebigen Abstand zur Festkontaktplatte durch wenigstens ein Klemmstück blockierbar ist. Bei einer solchen Gerätekonfiguration kann die Schiebeplatte in einem ersten Schritt auf maximalen Abstand zur Festkontaktplatte verschoben werden. Im nächsten Schritt wird die Batterie eingelegt und im dritten Schritt die Schiebeplatte an die Batterie herangeschoben und dann mitsamt der Batterie so lange weiterverschoben, bis die Batterie an die Festkontaktplatte anschlägt. In dieser Position muss die Schiebeplatte fixiert werden. Dafür schlägt die Erfindung ein Klemmstück vor, das auf der Grundplatte blockierbar ist.
Als zusätzliche Sicherheit sollte auf der Festkontaktplatte und/oder der Schiebeplatte ein Belag aus federelastischen Material aufgebracht werden, damit bei einer ganz geringfügigen Lockerung der Schiebeplatte die Haltekraft nicht sofort auf Null absinkt, sondern sich in den Grenzen der Elastizität dieses Belages nur verringert, aber nicht aufgehoben wird.
Bevorzugt sollte das Klemmstück durch Federkraft an die Schiebeplatte angepresst werden. Dann ist eine eingespannte Batterie im Ruhe- und Normalzustand der Klemmstücke sowohl elektrisch kontaktiert als auch mechanisch fixiert.
Eine weitere, ergonomische Verbesserung und damit Erleichterung bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Multikontaktladegerätes ist es, wenn an zwei gegenüberliegenden und parallel zur Verschieberichtung orientierten Seitenflächen der Schiebeplatte je ein Klemmstück angeordnet ist. Diese beiden Klemmstücke können dann durch je einen Finger nach innen in die Schiebeplatte hineingedrückt werden; diese Fingerbewegung gleicht der Fingerbewegung zum Anfassen und Verschieben der Schiebeplatte.
Ein weiterer Vorzug dieser Anordnung ist, dass Festkontaktplatte und Schiebeplatte in einem beliebigen Abstand zueinander fixiert werden können und in einem nächsten Schritt die Batterie eingelegt werden kann und danach die Schiebeplatte wieder gelockert und an die Batterie herangeschoben werden kann.
Wenn an zwei gegenüberliegenden und parallel zur Verschieberichtung orientierten Seitenflächen der Schiebenplatten je ein Klemmstück angeordnet ist, sind damit diejenigen Punkte benutzt, die zum Berühren und Verschieben der Schiebeplatte durch zwei Finger sowieso genutzt werden.
Alternativ ist auch ein einziges Klemmstück in der Mitte der Schiebeplatte sinnvoll. Im Gegensatz zu zwei Klemmstücken wird damit die Bedienung und die Fertigung vereinfacht.
Eine besonders interessante Variante ist die Kombination der freien Verschiebung der Stirnplatte mit einer Verschiebung gegen die Kraft einer Feder. Dazu schlägt die Erfindung vor, dass die Schiebeplatte auf einer Zwischentraverse verschiebbar gelagert ist und die Zwischentraverse gegenüber der Grundplatte ebenfalls verschiebbar ist. Dann setzt sich die gesamte Verschiebung der Schiebeplatte gegenüber der Grundplatte aus zwei Bewegungen zusammen.
Dabei ist es sinnvoll, dass die Schiebeplatte auf der Zwischentraverse in einer beliebigen Position durch einen Feststeller fixierbar ist und die Zwischentraverse durch eine Zugfeder zurück in ihre Ausgangsposition nahe der Festkontaktplatte drückbar ist. Dadurch wird zum Beispiel für sehr große Batterien die Andruckkraft der Verschiebefläche auf ein sinnvolles Maß begrenzt und das Einlegen der Batterie erleichtert.
Alle Baugruppen der Ladeelektronik können in oder an den drei Platten ein- oder angebaut werden. Eine denkbare Variante ist z. B. ein L-förmiges Gehäuse, das durch die Grundplatte und die senkrecht darauf stehende Festkontaktplatte gebildet wird. Auf diesem Gehäuse wird dann die Schiebeplatte verschiebbar befestigt und ergänzt so das L-förmige Grundgehäuse zu einem U, in welches die Batterien eingespannt werden.
Alternativ kann ein Teil der Ladeelektronik in den Netzstecker des Netzkabels integriert werden. Sinnvoll ist es z. B. einen in großen Stückzahlen produzierten, standardisierten Wandler zur Umwandlung der Netzwechselspannung in eine niedrige Gleichspannung zu nutzen und ihn in das Gehäuse des Netzsteckers zu integrieren. Die Schnittstelle zwischen Anschlusskabel und Ladegerät ist dann die niedrige Gleichspannung.
Anstelle des Anschlusses an Wechselspannungen kann dann ein Kabel zum Anschluss an andere Stromnetze eingesteckt werden, wie z. B. ein Adapter für das Spannungsnetz eines Automobils.
Jeder der vorerwähnten Schiebekontakte wird sinnvoller Weise in einen Schiebeblock eingebaut, der innerhalb einer Öffnung einer der drei Platten in eine beliebige Position verschiebbar und dort fixierbar ist, so dass sich der Kontakt während des Aufdrückens der Batterie – also in einer Phase, in der er weder sichtbar noch zugänglich ist – nicht mehr verschieben kann.
Eine geeignete Ausführung dafür ist, dass das elektrische Kontaktelement des Schiebekontaktes im Ausgangszustand durch Federkraft über die Oberfläche der Platte hinaus gedrückt wird, wodurch zugleich der Schiebekontakt gegen unbeabsichtigtes Verschieben blockiert wird.
Wie erwähnt, sind quaderförmigen Batterien denkbar, bei denen die Verbindungslinie zwischen Plus- und Minuspol nicht parallel zu einer Kante verläuft. Dann ist es erforderlich, dass einer der beiden Schiebekontakte zusätzlich noch in einer zweiten Richtung quer zur ersten Richtung verschiebbar ist.
Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Multikontaktladegerätes ist die Ergonomie der Bedienung. In der einfachsten Variante, bei der die Schiebeplatte über eine Feder mit der Grundplatte verbunden ist, ist ein gewisses Maß an Fingerfertigkeit erforderlich, um die Schiebeplatte in der geöffneten Position zu halten, derweil die Batterie eingelegt wird.
In einer Variante ist als Bedienungserleichterung auf den Seitenflächen der Schiebeplatte an ihrer Kante nahe der Grundplatte eine Zähnung vorgesehen, die gegen das Abrutschen der darauf greifenden Finger hilft. Unterhalb dieser Zähnung auf der Schiebeplatte kann eine ähnliche Zähnung in die Kante der Grundplatte eingebracht werden.
Die auf die Zähnungen der Schiebeplatte aufgedrückten Finger können sich beim Erreichen der gewünschten Öffnungsposition seitlich etwas abrollen, sodass sie auch auf die Zähnung der Grundplatte zu liegen kommen, wodurch die Schiebeplatte samt der Zugfeder in dieser Position fixiert wird. Erst nach dem Einlegen der Batterie werden die beiden Finger wieder von der Grundplatte zurückgerollt und berühren dann nur noch die Schiebeplatte, derweil sie diese zurückführen.
Eine Alternative zum vereinfachten Auseinanderdrücken von Schiebeplatte und Festkontaktplatte ist eine zangenähnliche Konfiguration, die auch als „Ladezange” bezeichnet werden könnte. Dafür sind die Festkontaktplatte und die Schiebeplatte jeweils gelenkig mit einem Zangenhebel verbunden. Die beiden Zangenhebel kreuzen sich etwa in ihrer Mitte und sind dort gelenkig miteinander verbunden. Die Schwenkachsen der gelenkigen Verbindungen im Kreuzungspunkt der Zangenhebel sowie die Aufhängungen der Festkontaktplatte und der Schiebeplatte verlaufen parallel.
Dann können durch Zusammenziehen der beiden plattenfernen Enden der beiden Zangenhebel gegen die Kraft einer Feder die Festkontaktplatte und die Schiebeplatte voneinander entfernt werden. In die so geöffnete „Ladezange” wird eine zu ladende Batterie eingelegt, die sich dann durch die Kraft der Feder wieder schließt und die Festkontaktplatte und die Schiebeplatte solange aufeinander zu bewegt, bis sie an der Batterie anliegen. Der Vorteil dieser Anordnung ist eine intuitive und sehr komfortable Bedienung. Zu beachten ist der erhöhte Aufwand für die Zange.
Eine andere Alternative zum erleichterten Öffnen des erfindungsgemäßen Multikontaktladegerätes beim Einlegen der Batterie ist eine Kombination von zwei Griffen, die dem Auslöser einer Schusswaffe ähnelt: Auf der Schiebeplatte ist eine Zugöse angeordnet und in der gleichen Ebene auf der Grundplatte ein Griffstück. Dabei muss das Griffstück an der von der Festkontaktplatte am weitesten entferntesten Kante der Schiebeplatte angeordnet sein. Dann kann die Zugöse an das Griffstück herangezogen werden und öffnet dadurch den Zwischenraum zwischen Festkontaktplatte und Schiebeplatte zum Einlegen der Batterie.
Die Paarung aus Zugöse und Griffstück kann entweder in der Ebene der Grundplatte angeordnet werden. Alternativ kann das Griffstück auch etwa senkrecht auf der Grundplatte aufgebaut werden. Die Schiebeplatte bewegt sich dann entweder seitlich am Griffstück vorbei oder umgreift das Griffstück mit einem Schlitz. In jedem Fall ist die Zugöse auf der Schiebeplatte in der gleichen Ebene wie das Griffstück anzuordnen, damit diese Betätigungshilfe intuitiv erkennbar ist und ergonomisch vorteilhaft betätig werden kann.
Eine weitere Erleichterung wird bei den Justagen der Schiebekontakte erreicht, wenn sie von der „Rückseite” der jeweiligen Platte aus zumindest sichtbar, besser noch erreichbar sind, also von der der Batterie abgewandten Seite. Dann ist der Blick auf die tatsächliche Position der Schiebekontakte nicht mehr durch die Batterie verdeckt. In dieser Konfiguration wird die Batterie vor der Justage der Schie bekontakte in einer Zwischenposition eingespannt und zwar nur so nahe, dass die Schiebekontakte noch verschoben werden können. Der Vorteil ist, dass durch die direkte Nachbarschaft zu den Anschlusskontakten der Batterie genau sichtbar ist, wohin die Schiebstifte zu schieben sind.
Idealerweise sollte deshalb auch ein Betätigungshebel für das Verschieben von der „Rückseite” der Platte aus erreichbar sein. Dann können die Schiebekontakte akkurat justiert werden. Im nächsten Schritt wird die Batterie dann aus der Zwischenposition in die Endposition heruntergedrückt.
Damit die Batterie dabei nicht ihre Position in Bezug auf die Schiebekontakte ändert, kann auf die Oberfläche der Festkontaktplatte und der Schiebekontaktplatte eine Zähnung oder Riffelung aufgebracht werden, die senkrecht zur Platte mit den Schiebekontakten verläuft.
Da auf aktuellem Stand der Technik die elektrischen Eigenschaften der meisten wideraufladbaren Batterien weitestgehend standardisiert sind, hat sich die Erfindung die Zusatzaufgabe gestellt, mit einem erfindungsgemäßen Ladegerät geladene Batterien mechanisch fixieren und elektrisch kontaktieren zu können, um die darin enthaltene elektrische Energie wieder abgegeben zu können, wenn kein elektrisches Netz anzapfbar ist.
Dazu wird in ein erfindungsgemäßes Multikontaktladegerät eine geladene Batterie eingespannt und kontaktiert, um eine im Gerät eingebaute Steckverbindung wie z. B. einen USB-Stecker mit elektrischer Energie zu versorgen. Mit dieser Zusatzausstattung kann ein erfindungsgemäßes Ladegerät die Netzteile von anderen Elektrogeräten vorübergehend ersetzen.
Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung
1 Perspektivische Ansicht eines Multikontaktiadegerätes In 1 ist ein geöffnetes Multikontaktladegerät in Fluchtpunktperspektive dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Grundplatte 1 Teil eines Gerätegehäuses. An der linken Seite der Grundplatte 1 ist die Festkontaktplatte 2 rechtwinklig auf der Grundkontaktplatte 1 angeordnet und ebenfalls in das Gehäuse integriert. In diesem Gehäuse ist auch die Ladelektronik 4 untergebracht – in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Von der Ladelektronik 4 führt das Netzkabel 8 zum Stromnetz, hier dargestellt durch den (weit entfernten und daher nur sehr klein dargestellten) Netzstecker.
In die Festkontaktplatte 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Festkontakte 5 integriert, die als längliche Streifen ausgebildet sind. Ihre Mittellinie verläuft durch die Mittellinie der zylindersegmentförmigen Einkerbungen 7 in der Grundplatte, damit in diese Einkerbung zylindrische Batterien, wie z. B. Mignon-Zellen, eingelegt werden können, deren Anschlusskontakt für den Pluspol in der Mitte der kreisförmigen Stirnseite angeordnet ist. Unabhängig vom Durchmesser der zylindrischen Batterie berührt deshalb ihr Anschlusskontakt immer den länglichen Festkontakt 5 auf der Festkontaktplatte 2. Der Minuspol der zylindrischen Batterien auf der anderen Stirnseite berührt einen gleichen, länglichen Festkontakt 5 auf der Schiebeplatte 3.
In 1 ist zu erkennen, dass die Schiebeplatte 3 auf der Grundplatte 1 verschiebbar ist, was auch durch einen Doppelpfeil auf dem Gehäuse der Schiebeplatte 3 symbolisiert ist. In der Grundplatte 1 sind ganz vorne im Bild und ganz hinten die Schlitze zu erkennen, in welche – hier nicht sichtbare – entsprechende Führungen der Schiebeplatte 1 eingreifen, um sie während der Verschiebung in Richtung des Doppelpfeils an der Grundplatte 1 zu halten.
In 1 nicht eingezeichnet sind die Zugfedern, welche die Schiebeplatte 3 aus der eingezeichneten, am weitesten herausgefahrenen Position wieder zurück in Richtung auf die Festkontaktplatte 2 ziehen.
In 2 ist gut nachvollziehbar, wie die Schiebeplatte 3 zusammen mit der Festkontaktplatte 2 eine dazwischen eingefügte Batterie zangenartig umklammert und dadurch wie in einem Schraubstock. mechanisch fixiert.
In der Mitte der 1 ist auf der Grundplatte 1 ein weiterer Schlitz zu erkennen, in dem zwei Schiebekontakte 6 angeordnet sind, die darin an den von der Batterie durch ihre Anschlusskontakte vorgegebenen Ort linear verschoben werden können.
In 1 ist auch das Einlegen, Aufladen und Entnehmen einer Batterie gut nachvollziehbar:

– Im ersten Schritt wird die Schiebeplatte 3 nach außen gefahren, sodass das Ladegerät geöffnet ist. Dann werden
– im zweiten Schritt die Schiebekontakte 6 in ihrem Schlitz so verschoben, dass sie dem Abstand der Anschlusskontakte für den Pluspol und den Minuspol der Batterie von einer Kante entsprechen.
– Im dritten Schritt wird die Batterie so auf die Grundplatte aufgelegt, dass ihre Anschlusskontakte auf die Schiebekontakte 6 zu liegen kommen. Dafür wird die Batterie parallel zur Festkontaktplatte, also in 1 auf den Betrachter zu oder von ihm weg verschoben. In der korrekten Position wird die Batterie nach unten auf die Grundplatte 1 gedrückt, wobei sie die Schiebekontakte 6 nach unten drückt, sodass sich deren Kontaktdruck auf die Anschlusskontakte auf die Batterie erhöht. Dann kann
– im vierten Schritt die Batterie elektrisch aufgeladen werden.
– Im fünften Schritt wird zum Entnehmen der Batterie die Schiebeplatte 3 ein weiteres Mal nach außen gefahren, die Batterie entnommen und anschließend die Schiebeplatte 3 wieder zurück in ihre Ausgangsstellung nahe der Festkontaktplatte 2 zurück fahren gelassen.

1: Grundplatte
2: Festkontaktplatte
3: Schiebeplatte
4: Ladeelektronik
5: Kontakte, auf der Grundplatte 1 und/oder der Festkontaktplatte 2 und/oder der Schiebplatte 3 angeordnet
6: Schiebe-Kontakte, in wenigstens einer Richtung in wenigstens einer der Platten 1 bis 3 verschiebbar
7: zylindersegmentförmige Einkerbung, in Grundplatte 1
8: Netzkabel, verbindet die Ladelektronik 4 mit einem Stromnetz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19646435 [0008, 0008]

Claims

Multikontaktladegerät zum Laden von Batteriesystemen unterschiedlicher Größe mit unterschiedlichen Anschlusskontakten, bestehend aus – einer Ladeelektronik 4 und – einem Netzkabel 8 und – einer Grundplatte 1 und – einer darauf senkrecht angeordneten Festkontaktplatte 2 und – einer Schiebeplatte 3, – deren Oberfläche parallel zur Oberfläche der Festkontaktplatte 2 ausgerichtet ist und – die etwa senkrecht zu diesen Oberflächen verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – auf wenigstens einer von den drei Platten 1, 2, 3 wenigstens ein Fest-Kontakt 5 angeordnet ist, und – auf wenigstens einer der drei Platten 1, 2, 3 wenigstens ein Schiebe-Kontakt 6 in wenigstens einer Richtung parallel zur Ebene der Platte verschiebbar ist.
Multikontaktladegerät nach dem vorhergehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeplatte 3 auf einer Zwischentraverse verschiebbar gelagert ist und die Zwischentraverse gegenüber der Grundplatte 1 ebenfalls verschiebbar ist.
Multikontaktladegerät nach dem vorhergehenden Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeplatte 3 auf der Zwischentraverse in einer beliebigen Position durch einen Feststeller fixierbar ist und die Zwischentraverse durch eine Zugfeder zurück in ihre Ausgangsposition nahe der Festkontaktplatte 2 druckbar ist.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeplatte 3 mit zunehmendem Abstand zur Festkontaktplatte 2 durch eine Feder mit zunehmender Kraft in Richtung auf die Festkontaktplatte 2 gedrückt wird.
Multikontaktladegerät nach dem vorhergehenden Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Zugfeder ist, die auf einer Umlenkrolle abläuft.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeplatte 3 in einem beliebigen Abstand zur Festkontaktplatte 2 durch wenigstens ein Klemmstück blockierbar ist und auf der Festkontaktplatte 2 und/oder der Schiebeplatte 3 ein Belag aus federelastischem Material aufgebracht ist.
Multikontaktladegerät nach dem vorhergehenden Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmstück durch Federkraft an die Schiebeplatte 3 anpressbar ist.
Multikontaktladegerät nach dem vorhergehenden Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei gegenüberliegenden und parallel zur Verschieberichtung orientierten Seitenflächen der Schiebeplatte 3 je ein Klemmstück angeordnet ist.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Ladeelektronik 4 in den Stecker des Netzkabels 7 integriert ist.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schiebe-Kontakt 6 in einem Verschiebeblock angeordnet ist, der innerhalb einer Öffnung einer der drei Platten 1 bis 3 in eine beliebige Position verschiebbar und dort fixierbar ist.
Multikontaktladegerät nach dem vorhergehenden Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kontaktelement des Schiebekontaktes 6 im Ruhezustand durch Federkraft über die Oberfläche der jeweiligen Platte 1–3 hinaus drückbar ist, wobei durch diese Federkraft zugleich der Schiebekontakt gegen unbeabsichtigtes Verschieben blockierbar ist.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebekontakt 6 in zwei verschiedene Richtungen verschiebbar ist.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschiebung von einem oder mehreren Schiebekontakten 6 eine Ritzelwelle parallel zu einer der Platten 1, 2, 3 angebracht ist, die in jeweils eine Zahnstange auf jedem Schiebekontakt eingreift und die mittels eines Handrades verdrehbar ist.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Grundplatte 1 eine zylindersegmentförmige Einkerbung 7 eingeformt ist.
Multikontaktladegerät nach dem vorhergehenden Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der zylindersegmentförmigen Einkerbung 7 auf der Festkontaktplatte 2 und auf der Schiebeplatte 3 je ein streifenförmiger Festkontakt 5 und/oder je ein Schiebekontakt 6 senkrecht zur Grundplatte 1 orientiert ist, dessen Mittellinie die Mittellinie der zylindersegmentförmigen Einkerbung 7 kreuzt.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – Festkontaktplatte 2 und Schiebeplatte 3 jeweils gelenkig mit einem Zangenhebel verbunden sind und – sich beide Zangenhebel etwa in ihrer Mitte kreuzen und im Kreuzungspunkt gelenkig miteinander verbunden sind, – wobei die Schwenkachsen aller drei gelenkigen Verbindungen parallel zueinander verlaufen und – durch Zusammenziehen der beiden plattenfernen Enden der beiden Zangenhebel gegen die Kraft einer Feder die Festkontaktplatte 2 und die Schiebeplatte 3 voneinander entfernbar sind und – durch die Feder wieder aufeinander zu bewegbar sind.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schiebeplatte 3 eine Zugöse angeordnet ist und in der Ebene der Zugöse auf der Grundplatte 1 ein Griffstück.
Multikontaktladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebe-Kontakte 6 in allen Positionen durch ein Sichtfenster oder durch eine Sichtöffnung in der von der Batterie abgewandten Seite der jeweiligen Platte sichtbar sind.
Multikontaktladegerät nach dem vorhergehenden Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebe-Kontakte 6 durch einen Hebel verschiebbar sind, der auf der von der Batterie abgewandten Seite der jeweiligen Platte angeordnet ist.
Verwendung eines Multikontaktladegerätes nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Energieversorgung einer eingebauten Steckverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass im Multikontaktladegerät eine geladene Batterie eingespannt und kontaktiert ist, die eine eingebaute Steckverbindung wie z. B. einen USB-Stecker mit elektrischer Energie versorgt.