DE102020130317A1

DE102020130317A1 - Battery charger combining universal and special battery cell holders

Info

Publication number: DE102020130317A1
Application number: DE102020130317.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Kaibel
Original assignee: ANSMANN AG
Current assignee: ANSMANN AG
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batterieladegerät zum Aufladen wiederaufladbarer Batteriezellen, umfassend ein Gehäuse (2), mit einer oder mehreren Batteriezellenhalterungen (3, 3', 3"), wobei jede Batteriezellenhalterung (3, 3', 3") über je einen positiven Kontakt (3p, 3p') zum Kontaktieren eines Pluspols und einen negativen Kontakt (3m, 3m', 3m") zum Kontaktieren eines Minuspols einer in der Halterung (3) gehaltenen Batteriezelle aufweist, und eine Ladeschaltung (4), welche über ein oder mehrere Kontaktmittel (5) mit einer elektrischen Energiequelle, insbesondere einem Stromnetz, verbunden ist und die Kontakte (3p, 3p', 3m, 3m', 3m") der Batteriezellenhalterung (3) zum Aufladen mit einer Ladespannung und/oder einem Ladestrom versorgt, wobei mindestens eine der Batteriezellenhalterungen (3, 3', 3") eine Universalhalterung (3) ist, welche Batteriezellen verschiedener Abmessungen, d.h. Länge, Breite und Höhe bzw. Durchmesser aufnehmen kann, und wobei mindestens eine Spezialhalterung (3', 3") vorhanden ist, welche lediglich Batteriezellen einer bestimmten Abmessung aufnehmen kann.The invention relates to a battery charger for charging rechargeable battery cells, comprising a housing (2) with one or more battery cell holders (3, 3', 3"), each battery cell holder (3, 3', 3") having a positive contact ( 3p, 3p') for contacting a positive pole and a negative contact (3m, 3m', 3m") for contacting a negative pole of a battery cell held in the holder (3), and a charging circuit (4) which has one or more contact means (5) is connected to an electrical energy source, in particular a power grid, and supplies the contacts (3p, 3p', 3m, 3m', 3m") of the battery cell holder (3) with a charging voltage and/or a charging current for charging, with at least one of the battery cell holders (3, 3', 3") is a universal holder (3) which can accommodate battery cells of different dimensions, i.e. length, width and height or diameter, and at least one special holder (3', 3") is present, which can only accommodate battery cells of a certain size.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Batterieladegerät zum Aufladen wiederaufladbarer Batteriezellen umfassend ein Gehäuse, mit einer oder mehreren Batteriezellenhalterungen, wobei jede Batteriezellenhalterung über je einen positiven Kontakt zum Kontaktieren eines Pluspols und einen negativen Kontakt zum Kontaktieren eines Minuspols einer in der Halterung gehaltenen Batteriezelle aufweist, und eine Ladeschaltung, welche über ein oder mehrere Kontaktmittel mit einer elektrischen Energiequelle, insbesondere einem Stromnetz, verbunden ist und die Kontakte der Batteriezellenhalterung zum Aufladen mit einer Ladespannung und/oder einem Ladestrom versorgt, wobei mindestens eine der Batteriezellenhalterungen eine Universalhalterung ist, welche Batteriezellen verschiedener Abmessungen, d.h. Länge, Breite und Höhe bzw. Durchmesser aufnehmen kann.The present invention relates to a battery charger for charging rechargeable battery cells, comprising a housing, with one or more battery cell holders, each battery cell holder having a positive contact for contacting a positive pole and a negative contact for contacting a negative pole of a battery cell held in the holder, and a charging circuit , which is connected to an electrical energy source, in particular a power grid, via one or more contact means and supplies the contacts of the battery cell holder with a charging voltage and/or a charging current for charging, with at least one of the battery cell holders being a universal holder which accommodates battery cells of different dimensions, i.e. Length, width and height or diameter can accommodate.

Der Einsatz tragbarer elektronischer Geräte der verschiedensten Funktionen nimmt auch weiterhin zu. Darum werden auch die häufig zu deren Betrieb eingesetzten Batteriezellen immer zahlreicher nachgefragt. Aus wirtschaftlichen wie auch aus Umweltgesichtspunkten haben hierbei wiederaufladbare Batteriezellen, auch Akkumulatorzellen oder umgangssprachlich kurz als Akkus bezeichnet, Vorteile gegenüber nicht wiederaufladbaren Batterien.The use of portable electronic devices of various functions continues to increase. That is why the battery cells that are often used to operate them are in increasing demand. From an economic as well as from an environmental point of view, rechargeable battery cells, also known as accumulator cells or colloquially simply as accumulators, have advantages over non-rechargeable batteries.

Die häufigsten üblicherweise verwendeten Kleinst-Universal-Akkuzellen sind sogenannte Rundzellenakkus mit einer zylindrischen Gehäusegrundform. Hier existieren verschiedene Formate, mit Kürzeln wie Mono D, Baby C, Mignon AA, und Micro AAA, 18650 und 21700 bezeichnet, welche sich mechanisch durch Länge und Durchmesser unterscheiden.The most commonly used miniature universal battery cells are so-called round cell batteries with a cylindrical basic housing shape. There are various formats, with abbreviations such as Mono D, Baby C, Mignon AA, and Micro AAA, 18650 and 21700, which differ mechanically in terms of length and diameter.

Wiederaufladbare Batterien können ihrem Namen gemäß nach Entnahme eines Teils oder der gesamten verfügbaren elektrischen Energie wiederaufgeladen werden. Hierzu werden Batterieladegeräte eingesetzt, die üblicherweise über ein Gehäuse mit Ladeschächten oder Batterie(zellen)halterungen verfügen, in welche die aufzuladenden Zellen eingesetzt werden, so dass ihr Plus- und Minuspol mit dem entsprechenden positiven bzw. negativen Kontakt der Halterung verbunden ist. Hierdurch wird zum einen die elektrische Kontaktierung der Zelle während des Aufladens, üblicherweise aber auch die mechanische Befestigung gewährleistet. Letzteres meist dadurch, dass die Zelle mit einer gewissen, durch ein federndes Element bereitgestellten, mechanischen Spannkraft zwischen den sich gegenüberliegenden Kontakten eingeklemmt ist.Rechargeable batteries, as their name suggests, can be recharged after drawing some or all of the available electrical energy. Battery chargers are used for this purpose, which usually have a housing with charging slots or battery (cell) holders, into which the cells to be charged are inserted, so that their positive and negative poles are connected to the corresponding positive and negative contacts of the holder. On the one hand, this ensures electrical contacting of the cell during charging, but usually also mechanical attachment. The latter mostly because the cell is clamped between the opposite contacts with a certain mechanical clamping force provided by a resilient element.

Eine Ladeschaltung des Batterieladegeräts ist mit einer elektrischen Energiequelle, etwa dem Stromnetz, verbunden und erzeugt aus der dort verfügbaren Versorgungsspannung einen zum Aufladen des jeweiligen Zelltyps geeignete Ladespannung und Ladestrom her, welcher üblicherweise auch im zeitlichen Verlauf des Aufladevorgangs verändert wird, um entweder ein möglichst schonendes oder ein möglichst schnelles Aufladen oder einen Kompromiss aus beidem zu erreichen.A charging circuit of the battery charger is connected to an electrical energy source, such as the power grid, and uses the supply voltage available there to generate a charging voltage and charging current suitable for charging the respective cell type, which is usually also changed over the course of the charging process in order to either use the most gentle or to achieve charging as quickly as possible, or a compromise between the two.

Im Stand der Technik sind Ladegeräte bekannt, welche mit Ladeschächten bzw. Halterungen für spezifische Sekundärrundzellengehäusetypen (z.B. Mignon AA Zellen oder Micro AAA Zellen) ausgestattet sind. Das heißt diese Halterungen sind für eine spezielle Zellenabmessung ausgelegt und die elektrische Kontaktierung von Zellen anderer Abmessungen ist nicht möglich, wobei größere Zellen schon mechanisch nicht in die Halterung passen und kleinere Zellen nicht groß genug sind, um beide Kontakte zugleich zu berühren.Chargers are known in the prior art which are equipped with charging slots or holders for specific types of secondary round cell housing (e.g. mignon AA cells or micro AAA cells). This means that these holders are designed for a specific cell dimension and the electrical contacting of cells of other dimensions is not possible, with larger cells not mechanically fitting into the holder and smaller cells are not large enough to touch both contacts at the same time.

Solche Ladegeräte sind einfach und kostengünstig herstellbar, da zum einen die Halterung selbst mechanisch einfacher gestaltet sein kann und aufgrund der Tatsache, dass lediglich ein einzelner Zelltyp geladen werden muss, zum anderen auch eine vergleichsweise simple Ladeschaltung verwendet werden kann.Such charging devices can be produced easily and inexpensively, since on the one hand the holder itself can be of simpler mechanical design and on the other hand a comparatively simple charging circuit can also be used due to the fact that only a single cell type has to be charged.

Für Benutzer, die eine Vielzahl verschiedener Batteriezelltypen laden können möchten, sind Batterieladegeräte mit Universalhalterungen bekannt. Diese Halterungen sind mechanisch mit verschiedenen Zellabmessungen kompatibel, etwa Lithium als auch NiMH Rundzellen von CR2 (kurz) und AAA (dünn) bis 21700 (lang) und Mono D (dick). Dies wird üblicherweise dadurch erreicht, dass zumindest einer der elektrischen Kontakte linear verschieblich gelagert ist. Eine den Kontakt rücktreibende Feder erzeugt die zum mechanischen Halten der Zelle nötige Klemmkraft. Verschiedene derzeit erhältliche Geräte unterscheiden sich darin, ob lediglich der negative Kontaktstift bzw. Kontaktbügel oder die Kontaktplatte verschiebbar ist, oder ob diese in einen Gehäuseteil, der häufig gleichzeitig als Abdeckung des Ladeschachtes dient, integriert und nur mit diesem zusammen verschoben werden kann.Battery chargers with universal holders are known for users who want to be able to charge a large number of different battery cell types. These holders are mechanically compatible with different cell dimensions, such as lithium and NiMH round cells from CR2 (short) and AAA (thin) to 21700 (long) and Mono D (thick). This is usually achieved in that at least one of the electrical contacts is mounted in a linearly displaceable manner. A spring that drives the contact back generates the clamping force required to mechanically hold the cell. Various currently available devices differ in whether only the negative contact pin or contact clip or the contact plate can be moved, or whether this is integrated into a housing part, which often also serves as a cover for the charging slot, and can only be moved together with this.

Letztere Lösung wird beispielsweise in der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 204 893 A1 vorgeschlagen. Der Nachteil ist hier jedoch die recht hohe mechanische Komplexität, welche zum einen den Herstellungsaufwand und damit die Kosten erhöht und zum anderen zu recht großen Abmessungen relativ zur Zahl darin aufladbar Zellen führt.The latter solution is, for example, in the European patent application EP 2 204 893 A1 suggested. However, the disadvantage here is the very high mechanical complexity, which on the one hand increases the manufacturing effort and thus the costs and on the other hand leads to very large dimensions relative to the number of cells that can be charged therein.

Die internationale Veröffentlichungsschrift WO 2008/0452264 A2 schlägt ein Batterieladegerät mit einer Mehrzahl von Batterieschächten vor, in denen jeweils mehrere Zellen zugleich eingelegt werden können. Das Ladegerät erkennt die Zahl der eingelegten Zellen und zeigt sie dem Benutzer zusammen mit weiteren automatisch detektierten Informationen wie Zelltyp und Ladezustand über ein Anzeigemittel an. Die Ladeschächte sind vom ersten oben beschriebenen Typ, bei denen die Kontaktplatte eines der elektrischen Kontakte gegen eine rücktreibende Federkraft linear verschiebbar ausgebildet ist, so dass Batteriezellen verschiedener Länge eingesetzt und kontaktiert werden können.The International Publication WO 2008/0452264 A2 proposes a battery charger with a plurality of battery compartments, in each of which several cells are inserted at the same time can become. The charger recognizes the number of cells inserted and shows them to the user together with other automatically detected information such as cell type and state of charge via a display means. The charging shafts are of the first type described above, in which the contact plate of one of the electrical contacts is designed to be linearly displaceable against a restoring spring force, so that battery cells of different lengths can be used and contacted.

Dieser Ansatz erhöht zwar die Zahl der maximal gleichzeitig aufladbaren Batteriezellen und lässt auch das Laden verschiedener Batteriezelltypen zu, jedoch nicht zur gleichen Zeit.This approach increases the maximum number of battery cells that can be charged simultaneously and also allows different battery cell types to be charged, but not at the same time.

Vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein einfaches und trotzdem vielseitig einsetzbares Batterieladegerät mit kompakten Abmessungen zu finden, welches das gleichzeitige Laden mehrerer Batteriezellen, bevorzugt auch verschiedenen Typs, ermöglicht.The present invention has therefore set itself the task of finding a simple yet versatile battery charger with compact dimensions, which enables the simultaneous charging of several battery cells, preferably also of different types.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Batterieladegerät gemäß der Ansprüche.This object is achieved by a battery charger according to the claims.

Dieses verfügt erfindungsgemäß über mindestens eine Universal-Batteriezellenhalterung, kurz Universalhalterung, also eine, in welche Batteriezellen verschiedener Abmessungen, d.h. Länge, Breite und Höhe bzw. Durchmesser, eingelegt werden können und mindestens eine Spezial-Batteriezellenhalterung, kurz Spezialhalterung, also eine Halterung, welche lediglich Batteriezellen einer bestimmten Abmessung aufnehmen kann.According to the invention, this has at least one universal battery cell holder, universal holder for short, i.e. one into which battery cells of different dimensions, i.e. length, width and height or diameter, can be inserted and at least one special battery cell holder, special holder for short, i.e. a holder which can only accommodate battery cells of a certain size.

Die Universalhalterung kann hierbei mit verschiedensten Batteriezellentypen kompatibel ausgestaltet sein, sollte aber zumindest die gängigen Rundzellentypen, etwa von AAA über AA, C bis D als auch CR2 bis 21700, abdecken. Da diese alle dadurch gekennzeichnet sind, dass Plus- und Minuspol an den gegenüberliegenden Stirnseiten angeordnet sind, wäre es hierzu grundsätzlich ausreichend, zwei gegenüberliegende Kontakte, einen positiven und einen negativen mit einem dazwischenliegenden Freiraum zur Aufnahme der Zelle vorzusehen.The universal holder can be designed to be compatible with a wide variety of battery cell types, but should at least cover the common round cell types, for example from AAA to AA, C to D and also CR2 to 21700. Since these are all characterized in that the positive and negative poles are arranged on opposite end faces, it would basically be sufficient to provide two opposite contacts, one positive and one negative, with a free space in between to accommodate the cell.

Zusätzlich können jedoch auch weitere elektrische Kontakte vorgesehen sein, welche dass Kontaktieren von Zellen zulassen, die ihre Pole nicht an gegenüberliegenden Seiten der Zelle tragen. Als eine beispielhafte, häufig eingesetzte Zellenform wäre hier etwa die 9V Blockzelle zu nennen.In addition, however, other electrical contacts can also be provided, which allow cells to be contacted that do not have their poles on opposite sides of the cell. The 9V block cell is an example of a frequently used cell type.

Die Spezialhalterung kann zur Aufnahme eines häufig verwendeten Zelltyps, etwa einer Mignon AA oder einer Micro AAA Rundzelle ausgelegt sein. Es können auch zwei oder mehr Spezialhalterungen, insbesondere bevorzugt auch für verschieden Batterietypen, etwa eine oder mehr Mignon AA- Halterungen und eine oder mehr Micro AAA Halterungen, vorgesehen sein.
Der Vorteil von Spezialhalterungen ist die mechanisch einfachere Gestaltung und damit günstigere Herstellung sowie der geringere Platzbedarf, was eine kompaktere Bauform des erfindungsgemäßen Ladegeräts zulässt.The special bracket can be designed to hold a commonly used cell type, such as a mignon AA or a micro AAA round cell. Two or more special holders can also be provided, particularly preferably also for different battery types, for example one or more Mignon AA holders and one or more Micro AAA holders.
The advantage of special mounts is the mechanically simpler design and thus more economical production as well as the smaller space requirement, which allows a more compact design of the charging device according to the invention.

Durch die erfindungsgemäße Kombination einer Universalhalterung bzw. eines Universalschachtes mit einer Spezialhalterung bzw. einem Spezialschacht ist das erfindungsgemäße Batterieladegerät zum einen in der Lage, verschiedene Batteriezelltypen zu laden, und hat zum anderen aber eine im Vergleich zur Zahl der vorhandenen Halterungen recht kompakte Bauform.The inventive combination of a universal holder or a universal shaft with a special holder or a special shaft means that the battery charger according to the invention is able to charge different battery cell types and has a very compact design compared to the number of existing holders.

Vorteilhafte Weiterbildung vorliegender Erfindung, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sofern sie sich nicht gegenseitig offensichtlich ausschließen, sollen nachfolgend kurz vorgestellt werden.Advantageous further developments of the present invention, which can be implemented individually or in combination, unless they are obviously mutually exclusive, will be presented briefly below.

In einer Variante des erfindungsgemäßen Ladegeräts, welche sich auch durch ihre besondere Einfachheit auszeichnet, ist lediglich ein Universal- und eine Spezialhalterung vorhanden.
In bevorzugten Ausführungen sind jedoch mehrere Universalhalterungen und/oder mehrere Spezialhalterungen vorhanden. Die Spezialhalterungen können alle für die Aufnahme des gleichen Batterietyps ausgestaltet sein. Alternativ sind Spezialhalterungen für mindestens zwei verschiedene Batteriezelltypen vorhanden.In a variant of the charging device according to the invention, which is also characterized by its particular simplicity, there is only one universal and one special holder.
In preferred embodiments, however, there are multiple universal mounts and/or multiple special mounts. The special mounts can all be designed to hold the same type of battery. Alternatively, special brackets are available for at least two different battery cell types.

In manchen Ausführungsformen ist die Universalhalterung und/oder eine der, insbesondere alle, der Spezialhalterungen dazu ausgelegt, Batteriezellen aufnehmen und kontaktieren zu können, bei denen Plus- und Minuspol auf gegenüberliegenden Seiten des Batteriezellengehäuses angeordnet sind.In some embodiments, the universal mount and/or one, in particular all, of the special mounts is designed to be able to receive and contact battery cells in which the positive and negative poles are arranged on opposite sides of the battery cell housing.

In bevorzugten Ausführungsformen sind je mindestens eine der Universalhalterungen und mindestens eine der Spezialhalterungen zu einer Kombihalterung verbunden, indem die Spezialhalterung räumlich innerhalb der Universalhalterung angeordnet ist.In preferred embodiments, at least one of the universal mounts and at least one of the special mounts are connected to form a combination mount, in that the special mount is arranged spatially within the universal mount.

Hierbei kann die Spezialhalterung vollständig oder teilweise innerhalb der Universalhalterung angeordnet sein, so dass das räumlich der Spezialhalterung zuzuordnende Volumen gleichzeitig ein Teilvolumen des der Universalhalterung zuzuordnenden Volumens, also des Volumens, welches von in die Universalhalterung eingelegten Batteriezellen beansprucht würde, darstellt oder das Volumen der Spezialhalterung zumindest in das Volumen der Universalhalterung hineinragt. In diesem Fall ist es nicht möglich, gleichzeitig eine Zelle in die Spezialhalterung und eine beliebige (kompatible) Batteriezelle in die Universalhalterung einzulegen. Bevorzugt ist die Spezialhalterung jedoch nur bei Projektion entlang einer Achse, etwa in Draufsicht, innerhalb der Universalhalterung angeordnet, und es besteht entlang dieser Projektionsachse ein gewisser Versatz, etwa ein Höhenversatz, zwischen den Halterungen, so dass das zur Spezialhalterung gehörige Volumen ganz oder zumindest teilweise außerhalb des zur Universalhalterung gehörigen Volumens liegt. In diesem Fall können auch bei belegter Spezialhalterung noch größere Zellen in der Universalhalterung eingelegt und geladen werden.In this case, the special mount can be arranged completely or partially within the universal mount, so that the volume to be assigned spatially to the special mount is at the same time a partial volume of the volume to be assigned to the universal mount, i.e. the volume that would be occupied by battery cells inserted into the universal mount, or the volume of the special mount at least in the volume of the university versal bracket protrudes. In this case it is not possible to insert a cell in the special holder and any (compatible) battery cell in the universal holder at the same time. However, the special mount is preferably only arranged within the universal mount when projecting along one axis, for example in a plan view, and there is a certain offset, such as a height offset, between the mounts along this projection axis, so that the volume belonging to the special mount is completely or at least partially is outside the volume associated with the universal mount. In this case, even if the special holder is occupied, even larger cells can be inserted and charged in the universal holder.

Im besonders bevorzugten Fall, dass der (Höhen-)Versatz zwischen Universal und Spezialhalterung zu einer vollständigen Trennung der zugehörigen Volumina führt, können auch bei mit einer für den jeweiligen Spezialhalterungstyp geeigneter Zelle belegter Spezialhalterung beliebige mit der Universalhalterung kompatible Zellen dort eingelegt und geladen werden, also auch dann, wenn die Batteriezelle in der Universalhalterung eine größtmögliche mit den Dimensionen der Universalhalterung kompatible Abmessung aufweist.In the particularly preferred case that the (height) offset between universal and special mount leads to a complete separation of the associated volumes, any cells compatible with the universal mount can also be inserted and loaded there, even if the special mount is occupied with a cell suitable for the respective type of special mount, ie even if the battery cell in the universal mount has the largest possible dimensions that are compatible with the dimensions of the universal mount.

Sofern die Kombihalterung aus einer Universalhalterung und einer für Rundzellen ausgelegten Spezialhalterung gebildet ist, reicht es aus, wenn der Boden letzterer relativ zum Boden der Universalhalterung einen Versatz aufweist, welcher dem Durchmesser des Rundzellentyps der Spezialhalterung entspricht. Hierdurch ergibt sich eine vertikal gestaffelte Anordnung der Halterungen bzw. darin eingelegter Batteriezellen.If the combi mount is formed from a universal mount and a special mount designed for round cells, it is sufficient if the bottom of the latter has an offset relative to the bottom of the universal mount, which corresponds to the diameter of the round cell type of the special mount. This results in a vertically staggered arrangement of the holders or battery cells inserted therein.

In manchen Ausführungen ist/sind die Spezialhalterung/en so innerhalb der Universalhalterung angeordnet, dass beim Einlegen von Zellen in die Spezialhalterung/en der Raum bzw. das Volumen der Universalhalterung, der bzw. das für Akkus reserviert ist, wenigstens teilweise durchdrungen werden muss, jedoch die Zelle in der/n Spezialhalterung/en im vollständig und bestimmungsgemäß eingesetzten Zustand den für Zellen reservierten Raum der Universalhalterung nicht reduzieren.In some versions, the special holder/s is/are arranged within the universal holder in such a way that when cells are inserted into the special holder/s, the space or volume of the universal holder reserved for rechargeable batteries must be at least partially penetrated. However, the cell in the special mount(s) does not reduce the space reserved for cells in the universal mount when fully and correctly installed.

In weiterhin bevorzugten Ausführungsformen verbindet mindestens eine der Kombihalterungen eine Universalhalterung mit zwei oder mehr Spezialhalterungen in einer auf vorbeschriebene Art kolokalen Anordnung. Es können beispielsweise zwei nebeneinander angeordnete und mit ihrer Längsrichtung parallel zueinander ausgerichtete Spezialhalterungen innerhalb der Universalhalterung vorgesehen sein.In further preferred embodiments, at least one of the combination mounts connects a universal mount with two or more special mounts in a co-local arrangement in the manner described above. For example, two special mounts arranged next to one another and aligned with their longitudinal direction parallel to one another can be provided within the universal mount.

Die Spezialhalterungen können für den gleichen oder verschiedene Batteriezelltypen ausgelegt sein. Beispielsweise können zwei oder mehr Mignon AA- Spezialhalterungen, zwei oder mehr Micro AAA - Spezialhalterungen oder jeweils mindestens eine Mignon AA und mindestens eine Micro AAA Halterung vorhanden sein.The special brackets can be designed for the same or different battery cell types. For example, two or more Mignon AA special mounts, two or more Micro AAA - special mounts or at least one Mignon AA and at least one Micro AAA mount may be present.

Die zwei oder mehr Spezialhalterungen innerhalb der Universalhalterung müssen nicht nebeneinander sondern können auch in einer zur relativen Ineinander-Anordnung von Universalhalterung und Spezialhalterung analogen Weise ebenfalls ineinander angeordnet sein. D.h. die kleinere der Spezialhalterungen liegt im obigen Sinne räumlich innerhalb der größeren Spezialhalterung. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute Platzausnutzung und damit kompakte Bauform des erfindungsgemäßen Batterieladegeräts. Beispielsweise kann eine Micro AAA Spezialhalterung innerhalb einer Mignon AA Spezialhalterung angeordnet sein, welche wiederum innerhalb der Universalhalterung platziert ist.The two or more special mounts within the universal mount do not have to be arranged side by side but can also be arranged one within the other in a manner analogous to the relative nested arrangement of the universal mount and the special mount. I.e. the smaller of the special brackets is spatially within the larger special bracket in the above sense. This results in a particularly good use of space and thus a compact design of the battery charger according to the invention. For example, a micro AAA special holder can be placed inside a mignon AA special holder, which in turn is placed inside the universal holder.

Es ist in diesen Ausführungen außerdem denkbar, wenn ein ausreichender (Höhen-)Versatz zwischen der kleineren und der größeren Spezialhalterung vorhanden ist, so dass beide Halterungen gleichzeitig eine zu ladende Zelle des jeweiligen Typs beherbergen können. Ist die kleinere Spezialhalterung eine Rundzellenhalterung, ist ein ausreichender Versatz etwa dann gegeben, wenn der Boden der kleineren Halterung um mindestens den Durchmesser des Zelltyps relativ zum Boden der größeren Halterung versetzt ist.It is also conceivable in these designs if there is a sufficient (height) offset between the smaller and the larger special holder, so that both holders can accommodate a cell of the respective type to be charged at the same time. If the smaller special holder is a round cell holder, a sufficient offset is given when the bottom of the smaller holder is offset by at least the diameter of the cell type relative to the bottom of the larger holder.

Bei solchen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ladegeräts mit ineinander angeordneten Spezialhalterungen ist es weiterhin bevorzugt, wenn die kleinere und die größere Spezialhalterung einen gemeinsamen elektrischen Kontakt für die eingelegten Batteriezellen aufweisen. Dies kann insbesondere ein gemeinsamer positiver Kontakt sein. Hierdurch kann die Verdrahtung der Kontakte vorteilhaft einfacher gestaltet werden.In such embodiments of the charging device according to the invention with special holders arranged one inside the other, it is also preferred if the smaller and the larger special holder have a common electrical contact for the inserted battery cells. In particular, this can be a common positive contact. As a result, the wiring of the contacts can advantageously be made simpler.

Bevorzugt weist eine der Universalhalterungen, insbesondere alle Universalhalterungen, einen linear verschieblichen Kontakt oder Schlitten auf, so dass der Abstand zwischen positivem und negativem Kontakt in bekannter Weise an die Länge der einzulegenden Batteriezelle angepasst werden kann.One of the universal mounts, in particular all universal mounts, preferably has a linearly displaceable contact or carriage, so that the distance between the positive and negative contact can be adjusted in a known manner to the length of the battery cell to be inserted.

Um eine sichere Kontaktierung und gleichzeitige mechanische Klemmung zu gewährleisten, sollte sowohl bei der/n Universalhalterung/en als auch bei der/n einer der Kontakte eine federerzeugte Klemmkraft auf die Zelle ausüben. Bei den Spezialhalterungen kann dies auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass einer der Kontakte eine Kontaktfeder ist, wobei aufgrund der Tatsache dass lediglich ein Zelltyp einer bestimmten Länge eingelegt werden können soll, ein kurzer Federweg von ca. 2-4 mm ausreicht. Bei den Universalhalterungen ist bevorzugt einer der Kontakte ein linear verschiebbarer Kontakt, insbesondere ein Kontaktbügel oder eine Kontaktplatte, der gegen eine federerzeugte Rückstellkraft bewegt wird.In order to ensure reliable contacting and simultaneous mechanical clamping, a spring-generated clamping force should be exerted on the cell for both the universal holder(s) and the contact(s). In the case of the special supports, this can be easily achieved in that one of the contacts is a contact spring, and due to the fact that only one cell type of a certain length is to be inserted, a short spring deflection of approx. 2-4 mm is sufficient. In the case of the universal mounts, one of the contacts is preferably a linearly displaceable contact, in particular a contact bracket or a contact plate, which is moved against a spring-generated restoring force.

Zusätzlich zur Klemmung der eingelegten Zellen über die elektrischen Kontakte kann auch zur weiteren mechanischen Sicherung die Zellenhalterung komplementär zur Form der Zelle ausgebildet sein, so dass die Zelle während des Ladevorgangs mit einem Teil, z.B. ca. einem Viertel bis zur Hälfte, ihrer Mantelfläche an der Innenfläche der Halterung bzw. des Schachtes anliegt und so gegen ein Verrutschen mit möglichem Verlust des elektrischen Kontaktes und damit einhergehender Unterbrechung des Ladevorgangs, etwa beim einem Transport des Ladegeräts, gesichert ist.In addition to clamping the inserted cells via the electrical contacts, the cell holder can also be designed to complement the shape of the cell for further mechanical security, so that during the charging process the cell has a part, e.g. approx. a quarter to half, of its lateral surface on the The inner surface of the holder or the shaft is applied and is thus secured against slipping with possible loss of electrical contact and the associated interruption of the charging process, for example when the charger is being transported.

Da der überwiegende Teil der heute eingesetzten Kleinst-Universal-Batteriezellen Rundzellen sind, haben daher in bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ladegeräts eine oder alle der Universalhalterung und/oder eine oder alle der Spezialhalterungen eine teilzylindrische Innenfläche, welche sich an die zylindrische Mantelfläche darin zu ladender Zellen anschmiegt.Since the majority of the smallest universal battery cells used today are round cells, in preferred embodiments of the charging device according to the invention one or all of the universal holder and/or one or all of the special holders have a part-cylindrical inner surface which can be attached to the cylindrical lateral surface of the cells to be charged hugs.

Die Ladeschaltung des erfindungsgemäßen Ladegeräts verfügt in bevorzugten Ausführungsformen für jede der Kombihalterungen über einen eigenen DC/DC Konverter, so dass in verschiedene Kombihalterungen eingelegte Batteriezellen unabhängig voneinander geladen werden können.In preferred embodiments, the charging circuit of the charger according to the invention has its own DC/DC converter for each of the combination holders, so that battery cells inserted in different combination holders can be charged independently of one another.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist darüber hinaus ein DC/DC Konverter für jede der Batteriezellenhalterungen vorhanden, so dass alle Zellen unabhängig voneinander geladen werden können. Dies ergibt ein besonders vielseitig einsetzbares Ladegerät, in welchem Zellen unterschiedlichen Typs und/oder unterschiedlicher Spannungsniveaus bzw. Ladezustände gleichzeitig geladen werden können.In particularly preferred embodiments, there is also a DC/DC converter for each of the battery cell holders, so that all cells can be charged independently of one another. This results in a charging device that can be used in a particularly versatile manner, in which cells of different types and/or different voltage levels or states of charge can be charged simultaneously.

Auch bei Ausführungsformen mit nur einem DC/DC Konverter pro Kombihalterung können bei einer Reihenladung, bei der alle Zellen beliebig zu- oder abschaltbar sind und jede Zelle eigenständig überwacht wird, mehrere Zellen unterschiedlicher Bauform und bzw. oder unterschiedlicher Chemie gleichzeitig geladen werden. Zudem haben sie den Vorteil, elektrisch einfacher aufgebaut und damit günstiger in der Herstellung zu sein.Even in embodiments with only one DC/DC converter per combi-holder, several cells of different designs and/or different chemistry can be charged simultaneously in series charging, in which all cells can be switched on or off as desired and each cell is monitored independently. They also have the advantage of having a simpler electrical design and therefore being cheaper to manufacture.

Außerdem kann speziell bei Ladegeräten für mehrere Akkuchemien, wie NiMH und Li-Ionen durch die Einsparung von DC-DC-Konvertern ein weiterer Vorteil erzielt werden. Die Universalhalterungen brauchen, um Li-lonen-Akkus gleichzeitig und unabhängig zu laden, alle einen eigenen DC-DC-Konverter. In manchen Ausführungsformen der Erfindung sind die Spezialhalterungen jedoch ausschließlich für NiMH Akkuzellen bestimmt und können somit alle mit einem einzigen DC-DC-Konverter betrieben oder mit einem oder mehreren der DC-DC-Konverter der Universalhalterungen geladen werden, während in jeder dieser Universalhalterungen die Li-Ionen Ladung in dem konstanten Strom Ladezeitbereich stattfindet, eine NiMH-Zelle geladen wird oder keine Akkuzelle eingelegt ist.In addition, another advantage can be achieved by saving on DC-DC converters, especially with chargers for several battery chemistries, such as NiMH and Li-Ion. The universal mounts all need their own DC-DC converter to charge Li-ion batteries simultaneously and independently. In some embodiments of the invention, however, the special mounts are intended exclusively for NiMH battery cells and can therefore all be operated with a single DC-DC converter or charged with one or more of the DC-DC converters of the universal mounts, while the Li -Ion charging takes place in the constant current charging time range, a NiMH cell is being charged or no battery cell is inserted.

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Batterieladegerät ein Tisch- oder Steckerladegerät. Weiterhin bevorzugt kann es auch zur Wandmontage vorbereitet sein.The battery charger according to the invention is preferably a desktop or plug-in charger. Furthermore, it can also preferably be prepared for wall mounting.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale vorliegender Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden anhand der Figuren näher erläuterte Ausführungsbeispiele. Diese sollen die Erfindung lediglich illustrieren und in keiner Weise in ihrer Allgemeinheit einschränken.Further details, advantages and features of the present invention result from the exemplary embodiments explained in more detail below with reference to the figures. These are only intended to illustrate the invention and not limit it in any way in its generality.

Es zeigen:

1: In zwei Teilfiguren, perspektivische Ansichten einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladegeräts mit einer Kombihalterung.
2: Eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladegeräts mit zwei nebeneinander angeordneten Kombihalterungen.

Show it:

1 : In two partial figures, perspective views of a first embodiment of a charging device according to the invention with a combination holder.
2 1: A perspective view of a second embodiment of a charging device according to the invention with two combination holders arranged next to one another.

In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladegeräts mit einer einzelnen Kombihalterung in zwei perspektivischen Ansichten gezeigt, einmal in Teilfigur A in perspektivischer Draufsicht und einmal in Teilfigur B in einer leicht überhöhten Ansicht vom dem die positiven Kontakte beherbergenden Ende her.In 1 a first embodiment of a charging device according to the invention with a single combination holder is shown in two perspective views, once in partial figure A in a perspective top view and once in partial figure B in a slightly exaggerated view from the end housing the positive contacts.

Das Ladegerät 1 umfasst ein Gehäuse 2, innerhalb dessen eine Ladeschaltung (nicht sichtbar) zur Versorgung der elektrischen Kontakte 3p, 3p', 3m, 3m' und 3m" der Batteriehalterungen 3, 3' und 3" untergebracht ist. Die Universalhalterung 3 verfügt über einen im Schlitz 21 des Gehäuses 2 linear verschiebbar angeordneten negativen Kontaktbügel 3m sowie den gegenüberliegend angeordneten positiven Kontakt 3p. Eine in die Universalhalterung 3 eingelegte Batteriezelle kann sich mit ihrer im Bereich des Pluspols gelegenen Mantelfläche auf der teilzylinderförmigen Stufe 31 und mit ihrer im Bereich des Minuspuls gelegenen Mantelfläche auf dem teilzylinderförmigen Bodenabschnitt 32 abstützen, was die sichere Halterung bei mechanischen Erschütterungen verbessert. Beim Einsetzen und Herausnehmen einer Batteriezelle in die Universalhalterung 3 verbessern die Ausnehmungen 20 in den Seiten des Gehäuses 2 die Zugänglichkeit.The charger 1 comprises a housing 2, within which a charging circuit (not visible) for supplying the electrical contacts 3p, 3p', 3m, 3m' and 3m" of the battery holders 3, 3' and 3" is accommodated. The universal mount 3 has a linearly displaceable negative contact bracket 3m arranged in the slot 21 of the housing 2 and the positive contact 3p arranged opposite. A battery cell inserted into the universal holder 3 can be supported with its lateral surface located in the area of the positive pole on the part-cylindrical step 31 and with its lateral surface located in the area of the negative pulse on the part-cylindrical bottom section 32, which ensures secure mounting in the event of mechanical shock gene improved. When inserting and removing a battery cell in the universal mount 3, the recesses 20 in the sides of the housing 2 improve accessibility.

Innerhalb der Universalhalterung 3 sind nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtet zu beiden Seiten des verschieblichen Kontakts 3m jeweils zwei ineinander geschachtelten Spezialhalterungen 3', 3" vorhanden. Die obere, größere Halterung 3" ist für Mignon AA Rundzellen und die darin, jedoch mit einem Höhenversatz des negativen Kontaktes 3m" der unterhalb, angeordneten kleineren Spezialhalterung 3" ist für Micro AAA Rundzellen ausgelegt, d.h. Länge und Breite entsprechen ca. Länge bzw. Durchmesser des jeweiligen Batterietyps und die Innenfläche der Halterung ist komplementär zur zylindrischen Form der Rundzellen ebenfalls (teil-)zylindrisch gestaltet.Within the universal mount 3, two nested special mounts 3', 3" are arranged side by side and parallel to each other on both sides of the sliding contact 3m. The upper, larger mount 3" is for Mignon AA round cells and those in them, but with a height offset of the negative contact 3m" of the smaller special holder 3" arranged below is designed for micro AAA round cells, i.e. length and width correspond approximately to length or diameter of the respective battery type and the inner surface of the holder is complementary to the cylindrical shape of the round cells also (partly) cylindrical in shape.

Jede der Spezialhalterungen verfügt, wie in Teilfigur B zu sehen, über einen eigenen negativen Kontakt 3m', 3m" welche als Kontaktfedern mit einem Federweg von ca. 2-4 mm ausgebildet sind. Wie in Teilfigur A zu erkennen, haben jeweils zwei der geschachtelten Spezialhalterungen 3', 3" einen gemeinsamen positiven Kontakt 3p'.As can be seen in part B, each of the special holders has its own negative contact 3m', 3m" which are designed as contact springs with a spring deflection of approx. 2-4 mm. As can be seen in part A, two of the nested Special mounts 3', 3" share a common positive contact 3p'.

Ein Höhenversatz zwischen dem Boden der Universalhalterung 3 und den größeren Spezialhalterungen 3' von etwas mehr als dem Durchmesser einer Mignon AA Zelle erlaubt das gleichzeitige einlegen einer solchen Mignon Zelle in eine oder beide der Spezialhalterungen 3' und einer maximal großen (Rund-)Zelle in die Universalhalterung.A height offset between the bottom of the universal holder 3 and the larger special holders 3' of slightly more than the diameter of a mignon AA cell allows such a mignon cell to be inserted into one or both of the special holders 3' and a maximally large (round) cell in at the same time the universal mount.

Aufgrund des gemeinsamen positiven Pols bzw. Kontakts der kleineren (Micro AAA) Spezialhalterung 3" und der größeren Spezialhalterung 3' ist eine gleichzeitige Belegung dieser beiden Halterungen bei dem hier gezeigten erfindungsgemäßen Ladegerät nicht möglich. Dennoch können bis zu drei Zellen gleichzeitig in jeder der Kombihalterungen 3a, 3b geladen werden. Eine andere Ausgestaltung der Spezialhalterungen, bei welcher jede mit einem separaten positiven Kontakt ausgestattet ist, ließe bei ausreichendem Höhenversatz das Laden von bis zu fünf Zellen gleichzeitig zu.Due to the common positive pole or contact of the smaller (Micro AAA) special holder 3" and the larger special holder 3', it is not possible to use these two holders at the same time with the charger according to the invention shown here. However, up to three cells can be charged at the same time in each of the combination holders 3a, 3b A different design of the special holders, in which each is equipped with a separate positive contact, would allow the charging of up to five cells at the same time with a sufficient height offset.

Die 2 zeigt in einer überhöhten perspektivischen Ansicht eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladegeräts.the 2 shows a further preferred embodiment of a charging device according to the invention in an exaggerated perspective view.

Die Ausgestaltung dieser Ausführungsform ähnelt in ihren Details der der ersten mit dem Unterschied, dass hier zwei Kombihalterungen 3a, 3b gebildet aus jeweils einer Universalhalterung und vier Spezialhalterungen vorhanden sind. Des Weiteren ist oberhalb der Halterungen 3a, 3b ein Anzeigemittel 4 vorgesehen, welches dazu dient, von der Ladeschaltung selbsttätig ermittelte Informationen zu den eingelegten Batteriezellen anzuzeigen, wie etwa deren Zahl, Typ, sowie die jeweilige (Lade-)Spannung und/oder Strom, den Ladezustand (in Ah, Wh oder Prozent) und/oder die Batteriegesundheit, also die noch nutzbare Restkapazität in Prozent der ursprünglichen Kapazität oder auch den derzeitigen Zustand wie Laden, vollgeladen oder Fehler.The details of this embodiment are similar to those of the first, with the difference that here there are two combination mounts 3a, 3b each consisting of a universal mount and four special mounts. Furthermore, a display means 4 is provided above the holders 3a, 3b, which is used to display information about the inserted battery cells determined automatically by the charging circuit, such as their number, type, and the respective (charging) voltage and/or current. the state of charge (in Ah, Wh or percent) and/or the battery health, i.e. the remaining capacity that can still be used as a percentage of the original capacity or the current state such as charging, fully charged or errors.

BezugszeichenlisteReference List

11: Batterieladegerätbattery charger
22: GehäuseHousing
2020: Aussparungrecess
2121: Schlitz für 3mSlot for 3m
33: Universalhalterunguniversal mount
3131: StufeStep
3232: hinterer Bodenabschnitt von 3rear bottom section of 3
3'3': Mignon AA RundzellenhalterungMignon AA round cell holder
3"3": Micro AAA RundzellenhalterungMicro AAA round cell holder
3p3p: positiver Kontakt von 3positive contact of 3
3p'3p': positiver Kontakt von 3' und 3"positive contact of 3' and 3"
3m3m: negativer Kontakt von 3, verschieblichnegative contact of 3, sliding
3m', 3m"3m', 3m": negative Federkontakte von 3' bzw. 3"negative spring contacts of 3' or 3"
3a, 3b3a, 3b: KombihalterungenCombination mounts
44: Anzeigemitteldisplay means

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 2204893 A1 [0009]
WO 2008/0452264 A2 [0010]

Claims

Battery charger for charging rechargeable battery cells, comprising • a housing (2), with • two or more battery cell holders (3, 3', 3"), each battery cell holder (3, 3', 3") having a positive contact (3p, 3p ') for contacting a positive pole and a negative contact (3m, 3m', 3m ") for contacting a negative pole of a battery cell inserted and held in the holder (3, 3', 3"), and • a charging circuit, which via one or more contact means is connected to an electrical energy source, in particular a power grid, and the contacts (3p, 3p', 3m, 3m', 3m") of the battery cell holder (3, 3', 3") for charging with a charging voltage and/or or a charging current, with at least one of the battery cell holders (3, 3', 3") being a universal holder (3) which can accommodate battery cells of different dimensions, ie length, width and height or diameter, characterized in that at least one special ha ltering (3 ', 3 ") is present, which can only accommodate battery cells of a certain size.

battery charger after claim 1 , characterized in that at least one of the universal mounts and/or at least one of the special mounts can only accommodate and contact battery cells in which the positive and negative poles are arranged on opposite sides of the battery cell housing.

Battery charger according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that at least one combination mount (3a, 3b) is present, which consists of one of the universal mounts (3) and at least one of the special mounts (3', 3"), the special mounts (3', 3") belonging to the combined mount being ) is arranged spatially within or partially within the universal mount (3).

battery charger after claim 3 , characterized in that at least one of the special holders (3', 3") of at least one of the combination holders (3a, 3b) is arranged in such a way that when battery cells are inserted into the special holder(s), the space in the universal holder reserved for battery cells is at least partially penetrated, but the battery cell / s in the special bracket / s after insertion does not reduce this space of the universal bracket.

battery charger after claim 3 or 4 , characterized in that special holders (3', 3") of the combination holder (3a, 3b) are arranged in one direction with such an offset relative to the universal holder (3) that the simultaneous accommodation of a battery cell in the universal holder (3) and the Special mount (3', 3") is also possible when the battery cell in the universal mount (3) has the largest possible dimension compatible with the dimensions of the universal mount (3).

Battery charger according to one of the preceding claims, characterized by two or more special holders (3', 3").

Battery charger according to one of claims 3 until 6 , characterized in that at least one combination mount (3a, 3b) each with a universal mount (3) and two associated special mounts (3', 3") is present.

Battery charger according to one of the preceding claims, characterized in that a smaller special holder (3") is spatially arranged inside a larger special holder (3').

Battery charger according to the preceding claim, characterized in that the larger special holder (3') itself is in turn arranged inside one of the universal holders (3) and one of the combination holders is thus formed.

battery charger after claim 8 or 9 , characterized in that the smaller special mount (3") and the larger special mount (3') have a common contact (3p'), in particular a common positive contact (3p').

Battery charger according to one of the preceding claims, characterized in that one of the universal mounts (3), preferably all universal mounts (3), has a linearly displaceable contact (3m), in particular against a preferably spring-generated restoring force.

Battery charger according to one of the preceding claims, characterized in that one of the special holders (3', 3"), in particular all special holders (3', 3") • as one of the contacts (3p', 3m', 3m") a contact spring ( 3m', 3m"), • are suitable for receiving round cells.

Battery charger according to one of the preceding claims, characterized in that one of the battery cell holders (3, 3', 3") has a part-cylindrical cross-section.

Battery charger according to one of the preceding claims, characterized in that the charging circuit has one or more separate DC-DC converters for the special holders (3', 3"), so that battery cells inserted into different special holders (3', 3") can be charged simultaneously by one or more series charging systems.

Battery charger according to one of claims 3 - 14 , characterized in that the charging circuit has its own DC-DC converter for each of the combo mounts, so that battery cells inserted in different combo mounts can be charged independently of one another, the electronics of at least one of the combo mounts being constructed in such a way that all cells of the respective Combination holder can be loaded simultaneously by a series loading system.

Battery charger according to one of the preceding claims, characterized in that the charging circuit has its own DC/DC converter for each of the battery cell holders (3, 3', 3"), so that all cells can be charged independently of one another.

Battery charger according to one of the preceding claims, characterized in that it is a table or plug-in charger or is prepared for wall mounting.