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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft ein System aus mindestens einem Akkumulator und mindestens einem elektrischen Ladegerät zum Aufladen des Akkumulators, wobei das Ladegerät eine Energieversorgungsleitung zum Anschluss an eine elektrische Hausenergieversorgung und mindestens eine Ladeschnittstelle zum Anschluss des zu ladenden Akkumulators oder eines den zu ladenden Akkumulator aufweisenden Haushaltsgerätes aufweist, wobei der Energieversorgungsleitung eine Primär-Schalteinrichtung zum Trennen der Energieversorgungsleitung von der Hausenergieversorgung in einem Standby-Zustand des Ladegerätes und zum Verbinden der Energieversorgungsleitung mit der Hausenergieversorgung in einem Ladezustand zugeordnet ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Systems aus mindestens einem Akkumulator und mindestens einem elektrischen Ladegerät zum Aufladen des Akkumulators.
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Stand der Technik
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Ladegeräte für Akkumulatoren sind im Stand der Technik hinreichend bekannt.
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Das Ladegerät kann eine oder mehrere Ladeschnittstellen zum Anschluss von Akkumulatoren bzw. Haushaltsgeräten mit Akkumulatoren aufweisen. Während eines Ladezustands des Ladegerätes versorgt das Ladegerät den Akkumulator mit einem Ladestrom. Für den Fall, dass sich kein zu ladender Akkumulator an dem Ladegerät befindet, ist es im Stand der Technik des Weiteren bekannt, einen sogenannten Standby-Zustand herzustellen, in welchem das Ladegerät zwar betriebsbereit ist, aber eine gegenüber dem Ladezustand verringerte Leistungsaufnahme über die Energieversorgungsleitung aufweist.
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Problematisch ist dabei, dass auch im Standby-Zustand Energie von dem Ladegerät verbraucht wird. Besonders leistungsfähige Ladegeräte mit mehreren Ladeschnittstellen können somit schnell gesetzlich vorgeschriebene Grenzwerte in Bezug auf Energieaufnahme und elektromagnetische Verträglichkeit überschreiten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein System aus mindestens einem Akkumulator und mindestens einem elektrischen Ladegerät zu schaffen, welches in Bezug auf einen Energieverbrauch während des Standby-Zustandes sowie in Bezug auf die elektromagnetische Verträglichkeit optimiert ist.
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Zur Lösung wird vorgeschlagen, dass das Ladegerät eine der Ladeschnittstelle zugeordnete Sekundär-Schalteinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, während des Standby-Zustands des Ladegerätes ein Anschließen des Akkumulators oder des Haushaltsgerätes an die Ladeschnittstelle zu erkennen und die Primär-Schalteinrichtung unter Nutzung einer in dem Akkumulator gespeicherten Restenergiemenge zur Initialisierung eines Ladezustands des Ladegerätes zu betätigen.
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Erfindungsgemäß weist das Ladegerät nun eine Sekundär-Schalteinrichtung auf, welche eingerichtet ist, bei Anfordern eines Ladevorgangs durch einen Akkumulator bzw. ein Haushaltsgerät den Standby-Zustand des Ladegerätes zu beenden und den Ladezustand zu initialisieren. Das Initialisieren des Ladezustands erfolgt dabei unter Nutzung einer in dem an das Ladegerät angeschlossenen Akkumulator gespeicherten Restenergiemenge, so dass die Ladebereitschaft des Ladegerätes während des Standby-Zustands keine Energieaufnahme des Ladegerätes über die Energieversorgungsleitung erfordert. Dadurch ist ein Ladegerät geschaffen, welches während des Standby-Zustands zwar permanent eine Ladebereitschaft für Akkumulatoren aufweist, jedoch dafür, insbesondere für die Überwachung des Verbindens eines Akkumulators, keine Energie der Hausenergieversorgung benötigt. Während des Standby-Zustands befindet sich die Primär-Schalteinrichtung des Ladegerätes somit effektiv in einem Aus-Zustand, so dass keine Energie über die Energieversorgungsleitung von außen aufgenommen wird. Das Ladegerät ist somit entweder während eines Ladezustands in Betrieb, oder in einem Standby-Zustand spannungsfrei bezogen auf die Energieversorgungsleitung. Dadurch, dass die Sekundär-Schalteinrichtung des Weiteren das Anschließen eines Akkumulators an die Ladeschnittstelle überwacht und erkennt, ist das Ladegerät permanent auch während des Standby-Zustands betriebsbereit und kann den Ladezustand automatisch einleiten, ohne dass ein manuell von einem Nutzer zu betätigendes Schaltelement erforderlich ist. Insgesamt wird somit ein Ladegerät geschaffen, welches in einem Ruhebetrieb vollständig von einer Hausenergieversorgung getrennt ist und zur Wiederherstellung einer Verbindung zur Hausenergieversorgung im Rahmen eines sogenannten Wake-Up-Prozesses, eine noch in dem zu ladenden Akkumulator gespeicherte Energiemenge nutzt. Der Wake-Up-Prozess wird eingeleitet, wenn das Ladegerät bzw. dessen Ladeschnittstelle erkennt, dass ein Akkumulator an die Ladeschnittstelle angeschlossen wird. Die Einleitung des Wake-Up-Prozesses passiert dann beispielsweise, indem ein Kontakt der Ladeschnittstelle des Ladegerätes ein Schaltelement des Akkumulators betätigt, was dann dazu führt, dass der Akkumulator die in ihm gespeicherte Energie an das Ladegerät abgibt.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Akkumulator eine mit einer Spannung beaufschlagte Wake-Up-Leitung aufweist, wobei die Sekundär-Schalteinrichtung des Ladegerätes bei Verbinden der Wake-Up-Leitung mit der Ladeschnittstelle des Ladegerätes einen Entladestrom von einer Entlade-Leitung des Akkumulators zu der Primär-Schalteinrichtung freischaltet. Da die Initialisierung eines Ladezustands des Ladegerätes, d.h. das Aufwecken des Ladegerätes aus dem Standby-Zustand, elektrische Energie benötigt, welche nicht über die Hausenergieversorgung bezogen werden kann, wird die benötigte Energie durch den an das Ladegerät angeschlossenen Akkumulator zur Verfügung gestellt, nämlich in dem Moment, in welchem der Akkumulator an die Ladeschnittstelle des Ladegerätes angeschlossen wird. Um eine Entladefunktion des Akkumulators nutzen zu können, nämlich die Energie aus dem Akkumulator freizugeben, steuert die Sekundär-Schalteinrichtung des Ladegerätes eine spannungsführende Wake-Up-Leitung des Akkumulators an, indem ein elektrischer Kontakt der Ladeschnittstelle des Ladegerätes ein korrespondierendes Schaltelement des Akkumulators und damit auch die Wake-Up-Leitung beschaltet. Die Wake-Up-Leitung kann zudem auch andere Funktionen erfüllen, beispielsweise kann über die Wake-Up-Leitung als Kommunikationsleitung eine Information ausgetauscht werden, die sicherstellt, dass nur ein für das jeweilige Ladegerät zugelassener Akkumulator an dem Ladegerät aufgeladen wird.
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Die Sekundär-Schalteinrichtung des Ladegerätes kann des Weiteren einen Widerstand aufweisen, welcher bei leitendem Kontakt der Ladeschnittstelle mit korrespondierenden elektrischen Kontakten des Akkumulators mit einerseits der Wake-Up-Leitung und andererseits der Entlade-Leitung des Akkumulators verbunden wird, so dass die Primär-Schalteinrichtung abhängig von einem durch den Widerstand fließenden Strom schaltbar ist. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die spannungsführende Wake-Up-Leitung des Akkumulators während des Standby-Zustands passiv von dem Ladegerät angesteuert, indem diese durch den in dem Ladegerät verbauten Widerstand beim Verbindungsvorgang des Akkumulators mit der Sekundärschalteinrichtung des Ladegerätes beschaltet wird. Der über den Widerstand der Sekundärschalteinrichtung fließende Entladestrom des Akkumulators wird genutzt, um ein elektronisches Schaltglied, beispielsweise ein Relais, der Sekundär-Schalteinrichtung zu schalten. Das Schalten, nämlich Schließen, des Schaltgliedes aktiviert eine Energieversorgung für den Ladezustand des Ladegerätes, wobei es zur Beschränkung des Entladestroms über die Entlade-Leitung des Akkumulators vorgesehen sein kann, das Schaltglied indirekt mit einem Halbleiterschalter zu schalten. Sobald das elektronische Schaltglied, beispielsweise das Relais, geschlossen ist, ist die Energieversorgungsleitung des Ladegerätes mit der elektrischen Hausenergieversorgung verbunden, so dass die Hausenergieversorgung zum Betreiben des Ladegerätes bzw. zum Durchführen dessen Ladebetriebs zur Verfügung steht.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Ladegerät mehrere Ladeschnittstellen aufweist, die jeweils einen eigenen elektrischen Kontakt zur Verbindung mit einer Wake-Up-Leitung eines Akkumulators aufweisen, wobei die elektrischen Kontakte zweier Ladeschnittstellen in der Sekundär-Schalteinrichtung parallel zueinander geschaltet sind. Gemäß dieser Ausführung ist das Ladegerät ausgestaltet, mit mehr als einem Akkumulator verbunden zu werden. Dabei können die Ladeschnittstellen für gleichartige oder unterschiedliche Akkumulatoren ausgebildet sein. Des Weiteren können eine oder mehrere Ladeschnittstellen auch zum Anschluss eines Haushaltsgerätes geeignet sein, welches einen zu ladenden Akkumulator beinhaltet. Die vorgeschlagene Parallelschaltung der Ladeschnittstellen durch die Sekundär-Schalteinrichtung ermöglicht, dass die an die Ladeschnittstellen des Ladegerätes angeschlossenen Akkumulatoren bzw. Haushaltsgeräte das Ladegerät unabhängig voneinander in Betrieb setzen, nämlich von dem Standby-Zustand in den Ladezustand überführen, können. Jeder der mehreren Ladeschnittstellen ist dabei ein eigenes elektronisches Schaltglied, beispielsweise ein Relais, zugeordnet, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Energieversorgungsleitung und der jeweiligen Schnittstelle des Ladegerätes herzustellen.
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Dabei wird bevorzugt vorgeschlagen, dass die Sekundär-Schalteinrichtung eingerichtet ist, bei Verbinden einer ersten Ladeschnittstelle mit der Wake-Up-Leitung eines ersten Akkumulators einen Stromfluss zwischen einer zweiten Ladeschnittstelle des Ladegerätes und der Energieversorgungsleitung zu beenden oder zu verhindern, so dass ein mit der zweiten Ladeschnittstelle verbundener zweiter Akkumulator nicht geladen werden kann. Gemäß dieser Ausgestaltung findet somit eine Priorisierung zwischen mehreren Ladeschnittstellen des Ladegerätes statt, wobei eine erste Ladeschnittstelle gegenüber einer zweiten Ladeschnittstelle bevorzugt ist, nämlich vorrangig mit der Energieversorgungsleitung verbunden wird. Dies erfolgt dadurch, dass das der jeweiligen vorrangigen Ladeschnittstelle zugeordnete Relais (oder allgemein elektronische Schaltglied) als einziges geschlossen wird, während die anderen Relais bzw. Schaltglieder geöffnet bleiben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine erste Ladeschnittstelle des Ladegerätes für den Anschluss eines Haushaltsgerätes ausgebildet ist, und nicht eines singulären Akkumulators, so dass der in das Haushaltsgerät integrierte Akkumulator vorrangig geladen wird. Die Priorität der ersten Ladeschnittstelle wird mittels des zugeordneten Schaltgliedes erreicht, welches gezielt nur eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Energieversorgungsleitung und der zugeordneten Ladeschnittstelle schaltet. Eine Verbindung der Energieversorgungsleitung zu anderen Ladeschnittstellen des Ladegerätes wird getrennt oder gar nicht erst hergestellt.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Sekundär-Schalteinrichtung die erste Ladeschnittstelle und die zweite Ladeschnittstelle mittels eines Exklusiv-Oder-Gatters (XOR-Gatter) logisch verknüpft. Die Parallelschaltung zweier oder mehrerer Ladeschnittstellen, welche mittels des Exklusiv-Oder-Gatters in Bezug auf ihre Rangfolge zueinander definiert sind, schließt somit einen zeitgleichen Ladevorgang mehrerer Akkumulatoren aus. Ein an eine nachrangige zweite Ladeschnittstelle angeschlossener Akkumulator kann somit zwar ein dieser Ladeschnittstelle zugeordnetes Schaltglied schalten und damit auch immer das Ladegerät über die Wake-Up-Leitung aufwecken, jedoch findet kein Ladevorgang für diesen nachrangigen Akkumulator statt, da die Energieversorgungsleitung nicht mit der Ladeschnittstelle dieses Akkumulators verbunden wird. Ein Ladevorgang kann vielmehr nur stattfinden, wenn an der vorrangigen ersten Ladeschnittstelle entweder gar kein Akkumulator bzw. gar kein Haushaltsgerät angeschlossen ist, oder das elektronische Schaltglied der ersten Ladeschnittstelle nach einem abgeschlossenen Ladevorgang wieder geöffnet wurde.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Ladeschnittstelle des Ladegerätes oder die Wake-Up-Leitung des Akkumulators einen elektrischen Kontakt aufweist, welcher ausgebildet ist, während des Verbindungsvorgangs zwischen der Ladeschnittstelle und dem Akkumulator nur temporär eine elektrisch leitende Verbindung herzustellen. Gemäß dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass die Wake-Up-Leitung des Akkumulators nur temporär kontaktiert wird und somit nicht permanent eine Entladung des Akkumulators über die Entladeleitung erfolgt. Der Akkumulator benötigt zur Initialisierung des Ladezustands des Ladegerätes, d.h. für den Wake-Up-Prozess, ohnehin nur einen kurzen Impuls, während der Akkumulator an die Ladeschnittstelle angeschlossen wird. Sobald der Wake-Up-Prozess abgeschlossen ist und somit das betreffende Relais bzw. Schaltglied geschlossen wurde, wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Ladeschnittstelle und der Wake-Up-Leitung des Akkumulators wieder getrennt.
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Zu diesem Zweck wird gemäß einer Ausführung vorgeschlagen, dass der elektrische Kontakt der Ladeschnittstelle bzw. der Wake-Up-Leitung bezogen auf eine maximale Einstecklänge, mit welcher der elektrische Kontakt in eine korrespondierende Buchse einsteckbar ist, nur über eine definierte Kontaktlänge elektrisch leitend ist, so dass die Kontaktlänge ausschließlich in einer unvollständig in die Buchse eingesteckten Übergangslage des elektrischen Kontaktes von der Buchse elektrisch leitend kontaktierbar ist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist der elektrische Kontakt nur über einen bestimmten Längenbereich seiner Länge leitfähig ausgebildet. Die Buchse weist korrespondierend dazu einen elektrisch leitfähigen Bereich auf, wobei es zu einer elektrischen Leitung zwischen dem elektrischen Kontakt und der Buchse nur dann kommt, wenn der elektrische Kontakt gerade in die Buchse eingeschoben wird. Sobald der elektrische Kontakt jedoch die Endlage innerhalb der Buchse erreicht hat, besteht kein elektrisch leitender Kontakt mehr. Der elektrische Impuls zum Aufwecken des Ladegerätes wird somit nur abgegeben, während der elektrische Kontakt gerade in die Buchse eingesteckt wird.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Primär-Schalteinrichtung des Ladegerätes zusätzlich ein manuell betätigbarer Schalter zugeordnet ist, über welchen ein Nutzer manuell eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Energieversorgungsleitung des Ladegerätes und der Ladeschnittstelle des Ladegerätes herstellen kann. Der manuell von einem Nutzer betätigbare Schalter dient der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Ladeschnittstelle und der Energieversorgungsleitung für den Fall, dass der Akkumulator aufgrund eines sehr geringen Ladezustands nicht mehr in der Lage ist, einen Wake-Up-Kontakt zu der Ladeschnittstelle zu überwachen und dann seinerseits das Ladegerät mit Energie über die Entlade-Leitung zu versorgen. In diesem Fall kann der Nutzer dann den manuell betätigbaren Schalter betätigen, um selbst eine elektrische Verbindung des Ladegerätes zu der Hausenergieversorgung herzustellen. Der manuell betätigbare Schalter ist in der Primär-Schalteinrichtung parallel zu den automatisch betätigbaren Schaltgliedern der Ladeschnittstellen geschaltet, um eine Überbrückung dieser zu ermöglichen. Wenn ein an das Ladegerät angeschlossener Akkumulator somit keine ausreichende Restenergiemenge zur Ansteuerung des der jeweiligen Ladeschnittstelle zugeordneten Schaltgliedes aufweist, kann das Ladegerät nicht automatisch aus dem abgeschalteten Standby-Zustand heraus aufgeweckt werden und somit keinen Ladevorgang ausführen. Wenn der Nutzer dann nach Verbinden des Akkumulators mit dem Ladegerät oder Verbinden des Haushaltsgerätes mit dem Ladegerät feststellt, dass das Ladegerät nicht automatisch einen Ladevorgang startet, kann er manuell eine Verbindung zwischen dem Ladegerät und der Hausenergieversorgung herstellen und somit einen Ladevorgang initiieren. Der manuell betätigbare Schalter kann beispielsweise ein Taster sein, welcher einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen der Ladeschnittstelle und der Energieversorgungsleitung schließt. Nach Wiederherstellen einer automatisch durch das Ladegerät gesteuerten Funktion kann der manuelle Schalter dann wieder außer Betrieb genommen werden. Dies ist regelmäßig dann der Fall, wenn der Akkumulator über genug gespeicherte Energie verfügt, um das der jeweiligen Ladeschnittstelle zugeordnete Schaltglied zu schalten, beispielsweise ein Relais anzusteuern.
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Neben dem zuvor beschriebenen System wird mit der Erfindung des Weiteren ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Systems mit mindestens einem Akkumulator und mindestens einem elektrischen Ladegerät zum Aufladen des Akkumulators vorgeschlagen, wobei das Verfahren erfindungsgemäß vorsieht, dass eine der Ladeschnittstelle zugeordnete Sekundär-Schalteinrichtung des Ladegerätes während des Standby-Zustands des Ladegerätes einen Anschluss des Akkumulators oder des Haushaltsgerätes an die Ladeschnittstelle erkennt und die Primär-Schalteinrichtung unter Nutzung einer in dem Akkumulator gespeicherten Restenergiemenge zur Initialisierung eines Ladezustands des Ladegerätes betätigt.
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Die weiteren Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden vorstehend bereits in Bezug zu dem erfindungsgemäßen System erläutert. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hiermit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes System aus einem Ladegerät, einem einzelnen Akkumulator und einem Haushaltsgerät mit einem integrierten Akkumulator,
- 2 eine Schaltskizze des Systems,
- 3 einen Teilbereich einer Ladeschnittstelle des Ladegerätes mit mehreren elektrischen Kontakten.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Systems. Das System weist hier ein Ladegerät 3, einen mit dem Ladegerät 3 verbundenen Akkumulator 2 und ein Haushaltsgerät 7 mit einem integrierten Akkumulator 1 auf. Das Ladegerät 3 verfügt hier beispielsweise über zwei Ladeschnittstellen 5, 6, wobei eine erste Ladeschnittstelle 5 zum Anschluss des Haushaltsgerätes 7 ausgebildet ist, und wobei die zweite Ladeschnittstelle 6 zum direkten Anschluss des einzelnen Akkumulators 2 ausgebildet ist. Des Weiteren verfügt das Ladegerät 3 über eine Energieversorgungsleitung 4, mit welcher das Ladegerät 3 an eine Hausenergieversorgung angeschlossen werden kann, um Energie aus einem Hausnetz zu beziehen. Obwohl dies in 1 nicht dargestellt ist, kann das System auch weitere Ladeschnittstellen 5, 6 für weitere Akkumulatoren 1, 2 und/ oder Haushaltsgeräte 7 aufweisen.
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2 zeigt eine Prinzipskizze des Systems mit dem Ladegerät 3 und den beiden Akkumulatoren 1, 2, wobei der erste Akkumulator 1 in das Haushaltsgerät 7 integriert ist und über dieses an das Ladegerät 3 angeschlossen ist. Das Ladegerät 3 verfügt über die beiden Ladeschnittstellen 5, 6 zum Anschluss des Haushaltsgerätes 7 bzw. des einzelnen Akkumulators 2, wobei die Ladeschnittstellen 5, 6 so ausgebildet sein können, dass entweder nur ein einzelner Akkumulator 2, oder ein Haushaltsgerät 7 damit verbunden werden kann. Dies kann beispielsweise über eine Formkodierung eines elektrischen Anschlusssteckers erreicht werden. Die dargestellten Ladeschnittstellen 5, 6 weisen hier jeweils vier elektrische Kontakte 12 auf, von welchen jeweils einer zum Anschluss an korrespondierende elektrische Kontakte 13, 14, GND, C+ des Akkumulators 2 bzw. Haushaltsgerätes 7 dient. Der elektrische Kontakt 13 des Akkumulators 2 bzw. des Haushaltsgerätes 7 ist Teil einer Wake-Up-Leitung 10, deren Funktion im Folgenden noch dargestellt wird. Der elektrische Kontakt 14 ist Teil einer Entlade-Leitung 11, welche ebenfalls noch später erläutert wird. Der elektrische Kontakt GND bezeichnet eine Masseleitung. Der elektrische Kontakt C+ ist mit einer Ladeleitung des Akkumulators 1, 2 verbunden, die der Zuführung von Energie von dem Ladegerät 3 zu dem Akkumulator 1, 2 dient. Die Ladeschnittstelle 5 für den Akkumulator 1 des Haushaltsgerätes 7 und die Ladeschnittstelle 6 für den separaten Akkumulator 2 sind in einer gemeinsamen Sekundär-Schalteinrichtung 9 miteinander verschaltet. Jede der Ladeschnittstellen 5, 6 verfügt über ein mit der Entlade-Leitung 11 des Akkumulators 1, 2 verbindbares Schaltglied A bzw. B, welches hier beispielsweise als Relais ausgebildet ist. Ebenso weist jede Ladeschnittstelle 5, 6 einen Widerstand 18 auf, welcher beim Einsteckvorgang des Akkumulators 2 bzw. des Haushaltsgerätes 7 an der korrespondierenden Ladeschnittstelle 5, 6 beschaltet wird. Der mittels des Widerstands 18 in der Wake-Up-Leitung 10 verursachte Stromfluss dient als Wake-Up-Signal, welcher den Akkumulator 1, 2 veranlasst, die Entlade-Leitung 11 zu öffnen und ein Signal an das zugeordnete Schaltglied A, B der betreffenden Ladeschnittstelle 5, 6 zu übermitteln. Neben der dargestellten Sekundär-Schalteinrichtung 9 weist das Ladegerät 3 des Weiteren eine Primär-Schalteinrichtung 8 auf, welche die Energieversorgungsleitung 4, einen Nullleiter N und einen PE-Leiter PE aufweist. Die Energieversorgungsleitung 4 ist über eine Parallelschaltung aus einem von einem Nutzer manuell betätigbaren Schalter 17, dem Schaltglied A und dem Schaltglied B mit der Sekundär-Schalteinrichtung 9 verbunden.
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3 zeigt eine mögliche beispielhafte Ausgestaltung der Ladeschnittstelle 5, 6 mit insgesamt vier elektrischen Kontakten 12, von welchen der in der Figur ganz unten dargestellte elektrische Kontakt 12 eine Einstecklänge 15 aufweist, welche lediglich bezogen auf eine definierte Kontaktlänge 16 einen elektrischen Kontakt mit einer korrespondierenden Buchse bzw. dem elektrischen Kontakt 13 des Akkumulators 2 bzw. Haushaltsgerätes 7 herstellen kann. Der in Einsteckrichtung hinter der Kontaktlänge 16 ausgebildete Längenbereich der Einstecklänge 15 ist hingegen elektrisch isoliert, so dass in diesem Bereich kein elektrischer Strom zwischen den elektrischen Kontakten 12, 13 übertragen werden kann.
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Die Erfindung erfolgt nun beispielsweise so, dass der Nutzer zunächst den separaten Akkumulator 2 an das Ladegerät 3 anschließt. Entgegen der Darstellung in 2 ist das Haushaltsgerät 7 mit dem integrierten Akkumulator 1 (noch) nicht mit dem Ladegerät 3 verbunden. Es ist somit nur die Ladeschnittstelle 6 des Ladegerätes 3 belegt. Beim Verbinden des Akkumulators 2 mit der Ladeschnittstelle 6 gelangen die korrespondierenden elektrischen Kontakte 12 der Ladeschnittstelle 6 in Verbindung mit den elektrischen Kontakten 13, 14, GND, C+ des Akkumulators 2. Durch das Anschließen des elektrischen Kontaktes 13 des Akkumulators 2 an den korrespondierenden elektrischen Kontakt 12 der Ladeschnittstelle 6 wird die Wake-Up-Leitung 10 durch den Widerstand 18 der Sekundär-Schalteinrichtung 9 beschaltet. Dies führt zu einem elektrischen Signal, welches über die Wake-Up-Leitung 10 übertragen wird und den Akkumulator 2 veranlasst, die Entlade-Leitung 11 zu öffnen und eine, noch in dem Akkumulator 2 vorhandene Restenergiemenge über die Entlade-Leitung 11 und den elektrischen Kontakt 14 an das Schaltglied B der Sekundär-Schalteinrichtung 9 zu übermitteln. Das Schaltglied B ist hier beispielsweise ein Relais, welches über einen Halbleiterschalter geschaltet wird, um den Energiefluss über die Entlade-Leitung 11 zu beschränken. Die Bestromung des Schaltglieds B führt zu einem Schließen des entsprechenden Eingangs der Primär-Schalteinrichtung 8, welche dann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Energieversorgungsleitung 4 und der Ladeschnittstelle 6 herstellt. Der an die Ladeschnittstelle 6 angeschlossene Akkumulator 2 wird dann vorzugsweise vollständig geladen. Wenn der Akkumulator 2 geladen ist, wird dies durch eine Akkumulatorsteuerung des Akkumulators 2 erkannt. Daraufhin schließt der Akkumulator 2 seine Entlade-Leitung 11, woraufhin das Schaltglied B der Ladeschnittstelle 6 wieder geöffnet wird und die Verbindung mit der Energieversorgungsleitung 4 unterbricht. Das Ladegerät 3 befindet sich dann bei geöffnetem Schaltglied B wieder in einem Standby-Zustand, in welchem das Ladegerät 3 von der Hausenergieversorgung entkoppelt ist und keine Energie mehr aufnimmt.
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Gemäß einer weiteren Verfahrensführung kann es vorkommen, dass noch während des Ladevorgangs des Akkumulators 2 mittels des Ladegerätes 3 ein anderer Akkumulator 1, bzw. hier das Haushaltsgerät 7 mit dem integrierten Akkumulator 1, an die andere Ladeschnittstelle 5 angeschlossen wird. Das Ladegerät 3 bzw. dessen Sekundär-Schalteinrichtung 9 ist hier so ausgebildet, dass das Haushaltsgerät 7 bzw. dessen Akkumulator 1 einen Ladevorrang gegenüber an die zweite Ladeschnittstelle 6 angeordneten Akkumulatoren 2 genießt. Dies wird durch das Schaltglied A der ersten Ladeschnittstelle 5 erreicht, welches eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem elektrischen Kontakt C+ des separaten Akkumulators 2 und der Energieversorgungsleitung 4 trennt. Wenn nämlich das Wake-Up-Signal über die Wake-Up-Leitung 10 des Haushaltsgerätes 7 an den integrierten Akkumulator 1 übertragen wird, öffnet dieser seine Entlade-Leitung 11 und bestromt damit das zugeordnete Schaltglied A, welches einerseits die elektrische Verbindung zu der Energieversorgungsleitung 4 herstellt, und andererseits die elektrische Verbindung zu dem separaten Akkumulator 2 trennt. Sodann wird nur noch der Akkumulator 1 des Haushaltsgerätes 7 geladen. Bevorzugt weist die Ladeschnittstelle 5 für das Haushaltsgerät 7 eine Ausbildung gemäß 3 auf, bei welcher der elektrische Kontakt 12 für die Wake-Up-Leitung 10 des Haushaltsgerätes 7 mit einer teilweisen Isolierung ausgestaltet ist, welche die Einstecklänge 15 auf eine definierte Kontaktlänge 16 reduziert, mit welcher lediglich zeitlich begrenzt während des Einsteckvorgangs ein elektrischer Kontakt zu dem elektrischen Kontakt 13 des Akkumulators 1 hergestellt werden kann. Der elektrische Kontakt kommt dabei nur während eines kurzen Moments zustande, nämlich während die elektrischen Kontakte 12, 13 miteinander verbunden werden. Sobald der elektrische Kontakt 12 der Ladeschnittstelle 5 jedoch eine Endstellung innerhalb beispielsweise einer Buchse des elektrischen Kontaktes 13 des Haushaltsgerätes 7 erreicht hat, ist die elektrisch leitende Verbindung bereits wieder aufgehoben. Dadurch entsteht ein zeitlich begrenztes Wake-Up-Signal für den Akkumulator 1. Wenn der Akkumulator 1 des Haushaltsgerätes 7 vollständig geladen ist, wird das Schaltglied A wieder geöffnet, so dass die elektrische Verbindung zu der Energieversorgungsleitung 4 aufgehoben wird. Sodann kann der noch an die andere Ladeschnittstelle 6 angeschlossene Akkumulator 2 erneut das Schaltglied B bestromen und den Ladevorgang der Primär-Schalteinrichtung 8 zum Aufladen des Akkumulators 2 initialisieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführung kann es vorkommen, dass ein Akkumulator 1, 2, welcher eine nicht mehr für den Wake-Up-Prozess ausreichende Energiemenge gespeichert hat, an das Ladegerät 3 angeschlossen wird. In diesem Fall ist die über die Entlade-Leitung 11 an die Sekundär-Schalteinrichtung 9 abgegebene Energiemenge nicht mehr ausreichend, um das Stellglied A, B zu schalten. Um das Ladegerät 3 in einem solchen Fall von dem Standby-Zustand in einen Ladezustand zu überführen, kann ein Nutzer des Systems den manuellen Schalter 17 betätigen. Der Schalter 17 überbrückt die Schaltglieder A, B innerhalb der Primär-Schalteinrichtung 8, so dass eine elektrische Verbindung der Ladeschnittstelle 5, 6 mit der Energieversorgungsleitung 4 hergestellt wird. Sobald der zumindest teilweise geladene Akkumulator 1, 2 dann wieder eine ausreichende Energiemenge aufweist, um das Schaltglied A, B zu bestromen, wird die automatisch gesteuerte Funktion wieder hergestellt, bei welcher das jeweilige Schaltglied A, B die elektrische Verbindung zwischen der Ladeschnittstelle 5, 6 und der Energieversorgungsleitung 4 schließt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Akkumulator
- 2
- Akkumulator
- 3
- Ladegerät
- 4
- Energieversorgungsleitung
- 5
- Ladeschnittstelle
- 6
- Ladeschnittstelle
- 7
- Haushaltsgerät
- 8
- Primär-Schalteinrichtung
- 9
- Sekundär-Schalteinrichtung
- 10
- Wake-Up-Leitung
- 11
- Entlade-Leitung
- 12
- Elektrischer Kontakt
- 13
- Elektrischer Kontakt
- 14
- Elektrischer Kontakt
- 15
- Einstecklänge
- 16
- Kontaktlänge
- 17
- Schalter
- 18
- Widerstand
- A
- Schaltglied
- B
- Schaltglied
- C+
- Kontakt
- GND
- Kontakt
- N
- Nullleiter
- PE
- PE-Leiter
