DE102018117632A1 - Kabelloses Batterieladegerät - Google Patents

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    • HELECTRICITY
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Abstract

Batterieladegerät zum Aufladen von Batteriezellen umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Ladevorrichtung (3) zur elektrisch kontaktierten und mechanisch fixierten Aufnahme mindestens einer oder mehrerer Batteriezellen, einen Eingang für elektrische Energie (4), und einer Steuerelektronik (5) zur Konversion der über den Eingang (4) aufgenommenen elektrischen Energie in eine zum Aufladen von in die Ladevorrichtung (3) eingesetzter Batteriezellen geeignete Form, insbesondere je nach Batteriezellentyp eine geeignete Gleichspannung und einen geeigneten Gleichstrom, und zur Steuerung des Ladevorgangs, insbesondere zur Anpassung der Ladespannung und/oder des Ladestroms im Verlauf des Ladevorgangs, wobei der Eingang für elektrische Energie ein Mittel zum kabellosen Energieempfang, insbesondere eine Induktionsspule (4) oder ein kapazitives Empfangselement, ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batterieladegerät zum Aufladen von Batteriezellen umfassend ein Gehäuse mit einer Ladevorrichtung zur elektrisch kontaktierten und mechanisch fixierten Aufnahme mindestens einer oder mehrerer Batteriezellen, einen Eingang für elektrische Energie, und einer Steuerelektronik zur Konversion der über den Eingang aufgenommenen elektrischen Energie in eine zum Aufladen von in die Ladevorrichtung eingesetzter Batteriezellen geeignete Form, insbesondere je nach Batteriezellentyp eine geeignete Gleichspannung und einen geeigneten Gleichstrom, und zur Steuerung des Ladevorgangs, insbesondere zur Anpassung der Ladespannung und/oder des Ladestroms im Verlauf des Ladevorgangs.
  • Batterien werden heutzutage in vielen elektrischen u. elektronischen Geräten des Alltags wie Leuchten, Radios, Kameras, div. Küchengeräte, Uhren, Spielzeuge, Modellfahr- u. Flugzeuge und vielem mehr eingesetzt. Immer häufiger kommen hierbei wiederaufladbare Batterien, auch Akkumulatoren genannt, zum Einsatz, da diese zum einen für die Umwelt weniger belastend sind als Einweg-Batterien und sie sich zum anderen, trotz der deutlich höheren Anschaffungskosten, besonders bei Energieintensiven Anwendungen schnell amortisieren.
  • Akkumulatoren werden häufig nicht fest in ein Gerät verbaut, sondern sind herausnehmbar gestaltet, um sie in einem externen Ladegerät aufladen zu können. Dies vermeidet das Hinzufügen einer Ladeelektronik im jeweiligen Gerät. Um auch auf ein spezielles Ladegerät verzichten zu können werden üblicherweise Akkumulatoren in einer standardisierten Bauform, am häufigsten als zylindrische D, AA oder AAA Zellen, verwendet. Um diese Wiederaufzuladen sind Universal-Ladegeräte bekannt, welche über eine von außen leicht zugängliche Ladevorrichtung mit einer oder mehrerer Akkuzellenaufnahme(n) verfügt. In eine Zellenaufnahme können üblicherweise mehrere, häufig 2 oder 4, Zellen derart eingesetzt werden, dass sie zum Applizieren eines Ladestroms bei einer gewissen Ladespannung elektrisch kontaktiert und auch hinreichend mechanisch fixiert sind. Eine möglichst leichte Zugänglichkeit zwecks zügigem Einsetzen und wieder Entfernen der Batteriezellen ist hierbei erwünscht und Mittel, um dies zu erreichen sind dem einschlägigen Fachmann wohlbekannt.
  • Die zum Laden der Zellen nötige elektrische Energie wird bei im Stand der Technik bekannten Ladegeräten über einen Netzanschluss zugeführt. Hierzu wird ein fest verdrahtetes oder in eine Buchse des Ladegeräts eingestecktes Netzkabel mit einer Netzsteckdose verbunden. Die Lade- oder Steuerelektronik des Ladegeräts konvertiert die Wechselspannung des Netzes in eine bzw. einen für die Zellen geeignete/n, insbesondere hinsichtlich Höhe, verträgliche Gleichspannung bzw. Gleichstrom. Der Gleichstrom bzw. die Gleichspannung müssen hierzu nicht eine perfekte, ideale Form haben. Oszillationen geringer Amplitude um einen geeigneten Wert sind zum Laden ebenfalls geeignet, sofern die Spitzen von Strom und Spannung gewisse kritische, vom jeweiligen Batterietyp abhängige Werte nicht überschreitet.
  • Nachteilig bei diesem Vorgehen ist, dass ein Netzkabel bereitgestellt werden muss, welches zum einen die Herstellungskosten sowie den Platzbedarf bei der Lagerung des Ladegeräts erhöht und auch bei jedem Ladevorgang in die Steckdose und/oder die entsprechende Eingangsbuchse des Ladegeräts eingesteckt werden muss. Da über das Kabel eine galvanische Verbindung des Ladegeräts an das Stromnetz hergestellt wird, ergeben sich die damit verbundenen unvermeidlichen Nachteile: in sicherheitstechnischer Hinsicht kann bei einem Defekt des Ladegeräts die volle Netzspannung auf die Zellen gelangen und diese beschädigen oder zerstören. Bei unsachgemäßem Gebrauch, etwa einem Öffnen während des Ladens besteht die Gefahr eines Personenschadens. Ebenso können ohne weitere Sicherungsvorkehrungen, welche bei Ladegeräten üblicherweise nicht vorhanden da unwirtschaftlich sind, Spitzen in der Netzspannung, etwa bei Blitzeinschlägen, die Ladeelektronik beschädigen oder zerstören.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Batterieladegerät zum Aufladen von Batteriezellen zu finden, welches bei einfacher und schneller Handhabung möglichst sicher betrieben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Batterieladegerät nach Anspruch 1.
  • Im Gegensatz zu den herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Ladegeräten erfolgt die Aufnahme der zum Laden der eingesetzten Batteriezellen und/oder Batteriepacks nötigen elektrischen Energie bei dem erfindungsgemäßen Ladegerät nicht über ein Netzkabel, sondern mittels kabelloser Übertragung. Hierfür ist eine (vorwiegend) induktive oder eine (vorwiegend) kapazitive Kopplung denkbar.
  • Zur Einkopplung induktiv übertragener elektrischer Energie ist als kabelloses Energieempfangsmittel mindestens eine Induktionsspule vorhanden. Für deren Formgebung und Positionierung stehen im Rahmen vorliegender Erfindung verschiedene Alternativen zur Auswahl, unter denen je nach gewünschtem Kompromiss zwischen Komplexität des Aufbaus und Konvinienz und Effizienz bei der Benutzung ausgewählt werden kann.
  • Bei kapazitiver Kopplung erfolgt die kabellose Energieübertragung nicht oder nicht vorwiegend mittels Induktion einer (Wechsel)Spannung in einer geeigneten Empfangsspule des erfindungsgemäßen Ladegeräts durch von einer Ladequelle hervorgerufene magnetische Wechselfelder, sondern zumindest vorwiegend mittels einer durch elektrische Felder hervorgerufene Ladungsverschiebung. Ein geeignetes Empfangsmittel hierfür, im Folgenden kapazitives Empfangselement genannt, sind flächige leitende Elemente welche in die Nähe von ähnlichen Sendeelementen der Sendestation die Platten eines Plattenkondensators bilden. Kapazitive Kopplung kann uni- oder bipolar realisiert werden. Bei ersterem verfügen Sende- wie Empfangsstation, vorliegend also das erfindungsgemäße Ladegerät, nur über je ein flächiges Energieübertragungselement. Der Energierückfluss wird durch einen Masseanschluss oder eine große passive Elektrode erreicht. Die bipolare kapazitive Kopplung sieht je zwei Sende- bzw. Empfangselemente vor, die zur Ermöglichung der Energieübertragung jeweils übereinander positioniert werden müssen. Da bei Anlegen einer Gleichspannung nur eine einmalige Ladungsverschiebung korrespondierend zu einem kurzen Strompuls erfolgen würde, sind zur dauerhaften Energieübertragung auch bei kapazitiver Kopplung Wechselfelder nötig.
  • Bei beiden Kopplungsarten ist generell die Übertragungseffizienz umso höher, je näher sich das Sendeelement der Energiequelle bzw. der (Energie-)Sendestation und Empfangselement des erfindungsgemäßen Batterieladegeräts räumlich sind und je besser ihre räumlich-direktionale Ausrichtung zueinander ist. Aus diesem Grund sollten Induktionsspule bzw. kapazitives Empfangselement möglichst dicht unterhalb einer ebenen bzw. anderweitig eine korrekte räumlich-direktionale Ausrichtung zueinander garantierenden Gehäuseoberfläche positioniert sein.
  • Bei induktiver Kopplung kann die Übertragung bei der Resonanzfrequenz eines aus der Induktionsspule und eines parallelgeschalteten Kondensators gebildeten Schwingkreises erfolgen. Bei dieser Frequenz ist Kopplungsstärke und damit die Übertragungseffizienz, d.h. das Verhältnis von abgestrahlter zu empfangener elektrischer Leistung maximal. Ob die Ladeeffizienz, also das Verhältnis von aufgenommener elektrischer Leistung der Sendestation zu der oder den Batteriezellen zugeführter elektrischer Leistung ebenfalls maximiert ist, hängt vom weiteren Aufbau der Sendestation, des erfindungsgemäßen Ladegeräts und der Art der aufzuladenden Batteriezellen ab, beispielsweise parasitärer Abstrahlungsverluste oder einer Temperaturabhängigkeit der Ohmschen Verluste. Große Abweichungen der idealen Übertragungsfrequenz von der Resonanzfrequenz sind jedoch unüblich.
  • In einer einfachen Ausführungsform ist nur eine einziges kabelloses Energieübertragungsmittel, insbesondere eine Induktionsspule oder ein kapazitives Empfangsmittel, vorgesehen, welche zur drahtlosen Energieaufnahme bei einer gewissen Frequenz optimiert ist. Dies kann im Falle induktiver Kopplung eine flächige, insbesondere kreisringförmige, aus ein oder mehreren Schichten bestehende Spule, oder eine sphärisch oder anderweitig gekrümmte Spule sein, welche vorteilhafterweise nahe der Gehäuseaußenseite direkt unter- halb einer entsprechend der Spule flächigen bzw. gekrümmten, nichtmetallischen Gehäuseabschnitts positioniert ist. Direkt unterhalb der Spule sollte zur Verbesserung der Abschirmung ein Schild aus magnetischem Material vorhanden sein, welches zumindest die Induktionsspulenfläche abdeckt. Alternativ kann die Spule auch direkt auf der Außenseite eines magnetischen Gehäuseabschnittes aufgebracht sein. Hierdurch würde die elektromagnetische Abschirmung durch das Gehäuse selbst bewirkt. Zum Schutz der Spule vor mechanischen Beschädigungen ist bei dieser Ausführung vorteilhaft, die Spule durch ein nichtmagnetisches, die Spule möglichst eng umschließendes Zusatzgehäuse zu umgeben oder mittels eines nichtmagnetischen Gussmaterials zu ummanteln.
  • Bei einem den üblichen Bauformen entsprechenden, quaderförmigen Gehäuse bietet sich die der Ladevorrichtung gegenüberliegende Gehäuseseite zur Unterbringung der Spule an, weil dann die Ladevorrichtung auch dann gut zugänglich ist, wenn das erfindungsgemäße Ladegerät auf einem Induktionsladefeld liegt oder in eine Ladestation eingesetzt ist. Ein Batteriezellenwechsel ist dann jederzeit leicht möglich.
  • In einer anderen Ausführung sind alternativ oder zusätzlich (weitere) Induktionsspulen an anderen als der der Ladevorrichtung gegenüberliegenden Gehäuseseite vorhanden. Hierdurch muss auf die korrekte Orientierung des Ladegeräts nicht mehr im gleichen Maße geachtet werden. Falls die Spulen für verschieden Frequenzen bzw. induktive Energieübertragungsstandards, wie beispielsweise die verbreiteten Standards „qi“ oder „Rezence“, optimiert sind, kann das erfindungsgemäße Ladegerät ohne Effizienzeinbußen mit verschiedenen Induktionslademöglichkeiten betrieben werden.
  • Allen diesen Varianten der der Erfindung zugrundeliegenden Idee, welche auch im Rahmen des hier offenbarten weiter untereinander vermischt und kombiniert werden können, ist gemeinsam, dass sie das Ziel der Erfindung, ein einfach und schnell handhabbares Ladegerät mit höchster Betriebssicherheit zu verbinden, durch eine grundsätzliche Elimination einer kabelgebundenen Energieübertragung zugunsten einer drahtlosen, induktiven lösen. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, ein Netzkabel bereitzustellen und für jeden Ladevorgang anzuschließen. Auch bei einer Lagerung des erfindungsgemäßen Batterieladegeräts ist der beanspruchte Platzbedarf vorteilhaft verringert.
  • Ein wesentlicher Vorteil hinsichtlich der Sicherheit und Langlebigkeit ist, dass bei einer kabellosen induktiven Energieübertragung keine galvanische Netzverbindung hergestellt werden muss. Hierdurch sind Batteriezellenschäden durch Ladegerätfehler genauso vermieden wie die Gefahr von gesundheitsgefährdenden Stromschlägen bei unsachgemäßer Benutzung. Netzspannungsspitzen wirken sich grundsätzlich ebenfalls nicht in gleichem Maße aus, wie bei einer direkten galvanischen Kopplung. Bei einer kapazitiven Kopplung, ob uni- oder bipolar, ist zwar auch keine direkte galvanische Netzverbindung vorhanden, jedoch führen Spannungsspitzen unmittelbar zu einem hohen Stromfluss auf beiden Seiten der Kopplung, was ohne weitere Maßnahmen zu Beschädigungen des Senders und/oder erfindungsgemäßen Empfängers führen kann.
  • Die Ladevorrichtung des erfindungsgemäßen Batterieladegeräts ist zur Aufnahme von einzelnen Batteriezellen oder alternativ oder zusätzlich zur Aufnahme von Akku-bzw. Batteriepacks geeignet. Die Unterscheidung besteht darin, dass Batteriezellen nur aus einer chemischen Speichereinrichtung für elektrische Energie bestehen, welche zusammen mit den nötigsten Vorrichtungen zur Kontaktierung in einem Gehäuse verbaut sind. Akku- oder Batteriepacks bestehen hingegen aus einer oder mehreren durch elektrische Verbindungen intern miteinander verschalteten Zellen sowie Kontakte zur Verbindung an Ladegeräte oder Endgeräte. Häufig sind zudem weitreichende elektrische Schutzvorrichtungen und/oder Elektronik zur Steuerung des Lade und/oder Entladevorgangs oder zur Anzeige gewisser akkuspezifischer Daten (Batteriemanagement) integriert.
  • Im Weiteren werden vorteilhafte Ausführungen vorliegender Erfindung vorgestellt, welche in geeigneter Form miteinander kombiniert werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig offensichtlich ausschließen.
  • Die induktive Energieübertragung findet bevorzugt mit einer Frequenz zwischen 10 kHz und 10 MHz statt. Das kabellose Energieempfangsmittel ist in einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ladegeräts eine Induktionsspule, die in ihren Abmessungen und/oder der Windungszahl bevorzugt auf die jeweils benutzte Frequenz optimiert. Die Übertragung kann bevorzugt nach einem der etablierten Standards für eine elektrische Energieübertragung wie qi oder Rezence erfolgen, welche auch die (unidirektionale) Datenübertragung an die Ladestation unterstützen.
    Es können im Rahmen vorliegender Erfindung auch mehrere Induktionsspulen vorhanden sein, welche auf der gleichen Gehäuseseite positioniert und für verschieden Frequenzen und Standards optimiert sind oder aber auf verschiedenen Seiten des Gehäuses positioniert sind. Letzterenfalls können alle Spulen dem gleichen Standard entsprechen, wodurch dem Benutzer die Beachtung der Orientierung beim Platzieren auf einem induktiven Ladefeld oder einer Ladestation erspart wird.
    Alternativ können einige oder alle der Spulen für eine andere Übertragungsfrequenz bzw. einen anderen Standard ausgelegt sein. Hierbei muss der Nutzer also noch auf die jeweils korrekte Orientierung achten, jedoch kann das erfindungsgemäße Ladegerät zur möglichst uneingeschränkten Nutzung mit einer Vielfalt an induktiver Ladeinfrastruktur vorbereitet werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch ein kapazitives Empfangselement als kabelloses Empfangsmittel vorhanden. Hiervon soll auch ein bipolares Empfangsmittel umfasst sein, welches tatsächlich aus zwei galvanisch voneinander getrennten flächigen Elementen oder Elektroden besteht.
    Insbesondere wird ein im Wesentlichen würfelförmiges Gehäuse vorgeschlagen, in dessen einer Seite die Ladevorrichtung mit der / den Batteriezellenaufnahmen untergebracht ist und auf bzw. direkt unterhalb dessen anderer Seiten je eine Induktionsspule vorhanden ist. Bei Verwendung aller fünf Seiten des Gehäuses kann das Ladegerät so bis zu fünf verschiedene Standards unterstützen, ohne dass mehrere Induktionsspulen auf derselben Seite über-, in- oder nebeneinander untergebracht werden müssten, wodurch in jedem Falle die Übertragungseffizienz litte.
  • Als eine weitere Fortbildung und Flexibilisierung wird vorgeschlagen, anstelle einer Unterbringung der Induktionsspule bzw. -spulen (direkt) unterhalb der Gehäuseoberfläche eine lösbare Anbringung an der Außenseite vorzusehen. Hierbei ist jede Spule als ein Modul ausgeführt indem es zum mechanischen Schutz mit einem eigenen (eng anliegenden) Gehäuse versehen oder in eine Trägermatrix eingegossen bzw. eingebettet ist. Ladegerätgehäuse und Module sind auf ihren jeweiligen Außenseiten mit Kontaktmitteln versehen und über entsprechende Befestigungsmittel lösbar miteinander verbunden. Hierfür kommen verschiedenste mittels Werkzeug (z.B. Schrauben) oder werkzeuglos lösbare (Steck-, Bajonett-) Verbindungen in Frage.
  • Die geometrische Form der Induktionsspule ist im Rahmen vorliegender Erfindung aus dem bekannten Formenschatz für Induktionsspulen zu kabellosen elektrischen Energieübertragung weitgehend frei wählbar. Zur berücksichtigen ist der Wunsch nach einer möglichst hohen Übertragungseffizienz (d.h. in der Spule eingekoppelte elektrische Leistung im Verhältnis zur von der/den Sendespulen gesendeten Leistung) auf der einen und einer kompakten, einfach zu fabrizierenden Form auf der anderen Seite. Ein guter Kompromiss wird hier durch flache Induktionsspulen mit kreisförmigen oder rechteckigen Grundriss erreicht. Diese lassen sich auch leicht unmittelbar unterhalb der üblicherweise ebenfalls flachen Gehäusewände unterbringen. Eine gekrümmte, insbesondere in der Art eines Kugelsegments sphärisch gekrümmte Form könnte jedoch ebenfalls in Frage kommen, um einen größeren Raumwinkel um eine Sendespule abzudecken.
  • Für eine effiziente Einkopplung der induktiv übertragenen elektrischen Energie ist eine magnetische Abschirmung der Induktionsspule in die der Sendespule gegenüberliegenden Raumrichtungen wichtig. Hierfür kann bei Anbringung innerhalb des, aus nichtmagnetischem Material zu fertigenden, Gehäuses möglichst direkt unterhalb der Spule ein Schild aus gut magnetischem und leitfähigem Material, etwa Weicheisen oder eine Verbundplatte aus Eisen und Kupfer, vorgesehen sein. Bei einer modularen Anbringung der Spule auf der Außenseite des Gehäuses ist der Schild entweder in das Spulenmodul integriert und/oder das Gehäuse ist zumindest im Spulenbereich aus einem magnetischen Material gefertigt.
  • Um die Effizienz der Energieübertragung zu erhöhen und/oder eine Verwendung auch ohne Induktionsladeinfrastruktur zu ermöglichen kann zusätzlich zu einer Induktionsspule als elektrischer Energieeingang wie bei bekannten Batterieladegeräten ein Netzkabelanschluss vorgesehen sein.
  • Das erfindungsgemäße Ladegerät wird bevorzugt so verwendet, dass nach dem Einsetzen der aufzuladenden Batteriezellen das Ladegerät auf ein Induktionsladefeld gelegt oder in eine induktive Ladestation eingesetzt wird. Um eine möglichst hohe Ladeeffizienz, d.h. Übertragungseffizienz bei der drahtlosen elektrischen Energieübertragung zu erreichen ist zum einen zunächst natürlich darauf zu achten, dass die die Induktionsspule beherbergende Seite direkt auf das Ladefeld gelegt wird bzw. das erfindungsgemäße Ladegerät so in die Ladestation eingesetzt wird, dass die Empfangsspule des Ladegeräts der Sendespule des Ladegeräts möglichst nahe kommt, wozu die Ladestation durch entsprechende Formgebung so konstruiert ist, dass die Positionierung der jeweiligen Spulen in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander sichergestellt ist. Bei einem Ladefeld kann das erfindungsgemäße Ladegerät frei positioniert werden. Da jedoch hierbei auch bei korrekter Orientierung des Gehäuses die relative Positionierung der Sendespule des Ladefeldes und der Empfangsspule des erfindungsgemäßen Ladegeräts nicht notwendig optimal ist, ist es sinnvoll, auf dem Ladegerät Indikatorelemente vorzusehen, welche die Effizienz oder die übertragene Leistung anzeigen. Es kann entweder ein momentaner oder ein über einen Zeitraum, etwa die letzten Minuten oder seit Beginn des Ladevorgangs, gemittelter Wert oder auch wahlweise nacheinander oder gleichzeitig angezeigt werden. Ein einfaches Anzeigemittel hierzu sind farbige LEDs, wobei verschieden Farben verschiedene Intervalle der Leistung bzw. Übertragungseffizienz bedeuten. Eine genauere Anzeige ist mittels einer alphanumerischen Darstellungselementes, etwa einer Segmentanzeige möglich. Es kann auch ein LCD Anzeigefeld, monochrom oder farbig, vorgesehen sein.
  • Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile vorliegender Erfindung ergeben sich aus der im Folgenden anhand der Figuren näher erläuterten, beispielhaften Ausführungen. Diese sollen vorliegende Erfindung nur illustrieren und in keiner Weise einschränken.
  • Es zeigen:
    • 1: Eine bevorzugte Ausführungsform eines kabellosen Batterieladegeräts gemäß vorliegender Erfindung in drei Ansichten
    • 1: Eine weitere Ausführungsform eines kabellosen Batterieladegeräts gemäß vorliegender Erfindung mit annähernd würfelförmigem Gehäuse und modularen Induktionsspulen
  • In 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kabellosen Ladegeräts dargestellt, wobei die Teilfiguren A, B und C jeweils eine Front-, Seiten- und Rückansicht zeigen.
    Das Gehäuse 2 von Ladegerät 1 hat einen im Wesentlichen quaderförmigen Umriss und verfügt auf seiner Vorderseite über eine, hier nur angedeutete, Ladevorrichtung 3. Auf der der Ladevorrichtung 3 gegenüberliegenden Rückseite des Gehäuses 2 ist direkt unterhalb der Seitenfläche des Gehäuses 2 eine flache Induktionsspule 4 eingelegt. Diese ist hier mit kreisförmigem Grundriss dargestellt, doch wäre ein anderer Grundriss, etwa ein annähernd rechteckiger ebenfalls denkbar.
  • 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batterieladegeräts.
    Das Gehäuse 2 dieser Ausführungsform ist annähernd würfelförmig ausgeführt, wodurch auf allen Seiten ausreichend Platz für eine Induktionsspule als Eingang für elektrische Energie vorhanden ist. In der Vorderseite des Gehäuses 2 befindet sich Ladevorrichtung 3 und Netzanschlussbuchse 6. An der gegenüberliegenden Rückseite des Gehäuses 2 ist ein Modul 40 mit einer Induktionsspule befestigt. Dieses kann bei Bedarf entfernt und gegen ein anderes ausgetauscht werden. Die übrigen Gehäuseseiten, von denen jedoch hier nur zwei zu sehen sind, beherbergen jeweils eine Induktionsspule 4. Diese können alle gleich oder aber für unterschiedliche induktive Übertragungsstandards ausgelegt sein, wodurch sich die Flexibilität des erfindungsgemäßen Ladegeräts weiter erhöht. Im Inneren von Ladegerät 1 ist gestrichelt die Steuerelektronik 5 angedeutet, welche die aufgenommene elektrische Energie in einer zum Aufladen der Zellen geeignete Form, insbesondere eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom geeigneter Höhe konvertiert und auch den Ladevorgang steuert bzw. abhängig vom Batteriezustand (Ladestand, Temperatur, Batteriegesundheit) regelt. An der Vorderseite ist eine Buchse 6 zum Anschluss eines Netzkabels vorgesehen. Hierdurch kann diese Ausführung des erfindungsgemäßen Ladegeräts auch dann eingesetzt werden, wenn keine (passenden) induktive Ladeinfrastruktur wie Induktionsladefelder oder -stationen, vorhanden sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Ladegerät
    2
    Gehäuse
    3
    Ladevorrichtung zur Zellenaufnahme
    4
    Induktionsspule
    40
    Spulenmodul mit Induktionsspule
    5
    Steuerelektronik
    6
    Netzanschlussbuchse

Claims (11)

  1. Batterieladegerät zum Aufladen von Batteriezellen, insbesondere einer standardisierten Bauform, umfassend - ein Gehäuse (2) mit - einer Ladevorrichtung (3) zur elektrisch kontaktierten und mechanisch fixierten Aufnahme einer oder mehrerer Batteriezellen und/oder Batteriepacks, - mindestens einen Eingang für elektrische Energie (4), und - einer Steuerelektronik (5) zur Konversion der über den Eingang (4) aufgenommenen elektrischen Energie in eine zum Aufladen von in die Ladevorrichtung (3) eingesetzter Batteriezellen geeignete Form, insbesondere je nach Batteriezellentyp eine geeignete Gleichspannung und einen geeigneten Gleichstrom, und zur Steuerung des Ladevorgangs, insbesondere zur Anpassung der Ladespannung und/oder des Ladestroms im Verlauf des Ladevorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Eingänge für elektrische Energie ein Mittel zum kabellosen Energieempfang (4) ist.
  2. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Eingang für elektrische Energie zusätzlich zum Mittel zum kabellosen Energieempfang(4) ein Anschluss für ein Netzkabel und/oder ein Netzteil vorhanden ist.
  3. Batterieladegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur kabellosen Energieübertragung eine Induktionsspule (4) für eine Aufnahme drahtlos übertragener elektrischer Energie, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 kHz und 10 MHz, ist.
  4. Batterieladegerät nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (4) für eine drahtlose Energieübertragung gemäß dem qi oder Rezence Standard geeignet ist.
  5. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 3-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (4) auf oder direkt unterhalb einer der Ladevorrichtung gegenüberliegenden Gehäuseseite untergebracht ist.
  6. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Indikatorelemente, insbesondere eine oder mehrere LEDs und oder ein oder mehrere Displays, zum Anzeigen - der korrekten bzw. optimalen Positionierung des Batterieladegeräts auf einem induktiven Ladefeld, und/oder - einer momentan oder über einen gewissen Zeitraum, insbesondere seit Beginn eines Ladevorgangs, gemittelten übertragenen elektrischen Energie und/oder - einer momentanen oder über einen gewissen Zeitraum, insbesondere seit Beginn eines Ladevorgangs, gemittelten Effizienz der induktiven Energieübertragung und/oder - des Ladezustandes einer oder mehrerer oder aller der in die Ladevorrichtung eingesetzten Batteriezellen.
  7. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (4) flach, insbesondere kreisringförmig aus einer, zwei oder drei Schichten, oder sphärisch, insbesondere in Form eines Kugelsegmentes, ist.
  8. Batterieladegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das kabellose Energieempfangsmittel ein kapazitives Empfangsmittel ist.
  9. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch mehrere kabellose Energieempfangsmittel, insbesondere mehrere Induktionsspulen (4), als Eingänge für elektrische Energie, insbesondere mehrere, für verschiedene Übertragungsfrequenzen optimierte Induktionsspulen.
  10. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch ein im Wesentlichen würfelförmiges Gehäuse (2).
  11. Batterieladegerät nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das kabellose Energieempfangsmittel als abnehmbares Modul lösbar auf der Außenseite des, insbesondere in diesem Bereich aus einem ferromagnetischen Material bestehenden oder mit einem magnetischen Einsatz versehenen Gehäuses (2) befestigt ist.
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