DE19606679A1 - Batterieladegerät und Solarzellen zum Batterieladen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batterieladegerät, das eine Batterie mit Solarzellen auflädt, sowie Solarzellen, die zum Batterieladen eingesetzt werden.

In den letzten Jahren wurden alle Arten von elektrischen Geräten miniaturisiert und leicht ausgebildet, und viele tragbare elektrische Produkte wurden verfügbar. Da handelsüblicher Wechselstrom nicht bei tragbaren elektrischen Geräten eingesetzt werden kann, werden Batterien benützt. Einwegbatterien, wie Trockenzellbatterien und aufladbare Batterien wie Nickel-Kadmium-Batterien, sind als Batteriestromversorgungen allgemein bekannt. Jedoch sind aufladbare Batterien aufgrund der Tatsache, daß sie wiederholt durch einfaches Aufladen einsetzbar sind und eine große Kapazität aufweisen, die eine hohe Stromentladung ermöglichen, außerordentlich einfach einzusetzen.

Es ist bekannt, daß sich aufladbare Batterien mit Hilfe des Netzwechselstroms oder mit Hilfe von Solarzellen aufladen lassen. Der Netzwechselstrom hat den Nachteil, daß er üblicherweise nur in Gebäuden verfügbar ist und nicht im Freien für das unmittelbare Aufladen bei elektrischen Geräten mit entladenen Batterien einsetzbar ist. Aus diesem Grund muß eine Ersatzbatterie mitgeführt werden. Ein weiterer Nachteil beim Aufladen mit Netzwechselstrom besteht darin, daß eine Gleichrichterschaltung zum Umrichten des Wechselstroms in Gleichstrom erforderlich ist. Hierdurch wird die Ladungsschaltung komplizierter.

Andererseits lassen sich aufladbare Batterien durch Solarzellen in Gebäuden und im Freien aufladen, solange die Solarzellen Elektrizität erzeugen. Demnach lassen sich die Batterien selbst dann aufladen, wenn sie sich beim Mitführen in tragbaren Geräten allmählich entladen. Da Solarzellen keinen Netzwechselstrom benützen, sind sie wirtschaftlich. Ferner ist aufgrund der Tatsache, daß Solarzellen Gleichstrom ausgeben, keine Wechselstrom-Gleichrichterschaltung erforderlich.

Da jedoch nicht 100% der Lichtenergie in elektrische Energie umgesetzt werden kann, ist es schwierig, ein ausreichendes Ausgangssignal zu erhalten. Aus diesem Grund muß der lichtaufnehmende Bereich der Solarzellen groß ausgebildet werden, um eine ausreichende Ausgangsleistung zum Laden von Batterien zu erhalten. Da das Vergrößern der lichtaufnehmenden Bereiche bei Solarzellen zu einer Vergrößerung der Solarzellen führt, besteht der Nachteil, daß je größer die Solarzellen mit größer werdender Ausbildung weniger portabel werden.

Fortschritte bei der Technologie wiederaufladbarer Batterien haben zu kommerziellen Produkten geführt, beispielsweise Nickel-Wasserstoff-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien hoher Kapazität mit höherer Spannung pro Zelle als Nickel- Kadmium-Batterien. Demnach muß der Ladestrom und die Ladespannung zum Laden dieser Batterien verschiedenen Typs erhöht werden, und zudem muß der lichtaufnehmende Bereich der Solarzellen weiter erhöht werden. Aus diesem Grund müssen Solarzellen größer und größer ausgebildet werden, was zu einem Nachteil dahingehend führt, daß es schwierig ist, ein partables Batterieladegerät mit Solarzellen zu versorgen.

Die erste Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Batterieladegeräts mit Solarzellen, das sich einfach bewegen läßt, das sich schnell zum Wiederaufladen entladener Batterien bei portablen elektrischen Geräten im Freien einstellen läßt und das Solarzellen mit ausreichender Ausgangsleistung zum Laden von Batterien aufweist.

Oft wird im Fall portabler elektrischer Geräte mit wiederaufladbaren Batterien das Gerät in einem Tragegehäuse oder einer Tragetasche für den Transport aufgenommen.

Die am 13. August 1986 herausgegebene japanische Gebrauchsmuster- Veröffentlichung Nr. 61-129436 offenbart eine Tasche, die aufladbare Batterien aufnimmt und die ein Aufladen dieser aufladbarer Batterien mit Solarzellen ermöglicht. Diese Tasche ist in Fig. 2 gezeigt. Die Tasche gemäß Fig. 2 ist ein Rucksack vom Bergsteigertyp mit Solarzellen 210, die an dem oberen Klappabschnitt der Tasche vorgesehen sind. Die wiederaufladbaren Batterien 214 sind innerhalb der Tasche gehalten, und die Solarzellen 210 sind mit den wiederaufladbaren Batterien 213 und dem Batterieladegerät 214 über Bleidrähte/Verdindungsdrähte 26 verbunden. Hierdurch werden die wiederaufladbaren Batterien durch die Solarzellen 210 aufgeladen.

Es ist allgemein bekannt, daß die Temperatur der Batterie ansteigt, wenn wiederaufladbare Batterien aufgeladen werden.

Es ist auch bekannt, daß das Aufbewahren wiederaufladbarer Batterien in einem Umfeld mit hoher Temperatur über lange Zeitdauern hinweg zu einer Verschlechterung der Batterien führt. Jedoch wird Wärme in der Tasche gemäß der oben erwähnten Anmeldung gestaut, wenn die obere Klappe geschlossen ist, und ferner erzeugen die Batterien Wärme, wenn sie sich aufladen.

Die zweite Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Tasche, die ein tragbares elektrisches Gerät mit wiederaufladbaren Batterien tragen kann, ohne daß eine Verschlechterung dieser wiederaufladbaren Batterien auftritt, und ferner ein Aufladen dieser wiederaufladbaren Batterien ermöglicht, während das elektrische Gerät sich innerhalb der Tasche befindet.

Übrigens läßt sich die Grundfläche großer Solarzellen verringern, wenn diese nicht im Einsatz sind, wenn die Solarzellen so entworfen sind, daß sie sich zusammenlegen lassen. Die 1986 herausgegebene nicht geprüfte japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. SHO 62-123550 offenbart ein Solarzellengerät mit mehreren Solarzelleneinrichtungen, die mit biegbaren Leitern verbunden sind. Der Aufbau des Solarzellengeräts weist das Merkmal auf, daß ein Zusammenlegen und Kompaktieren dann möglich ist, wenn es nicht eingesetzt wird. Ferner lassen sich Solarzellen an beweglichen/klappbaren Teilen elektrischer Geräte - beispielsweise eines portablen Telefons - anbringen, die eine Gehäusestruktur aufweisen, bei der sich Teile biegen und zusammenklappen lassen. Geräte mit Solarzellen an klappbaren Teilen des Gehäuses weisen Solarzellen an mehr als einer Oberfläche des Gehäuses auf und zudem das Merkmal, daß sich die Solarzellenfläche und somit die ausgegebene Fläche vergrößern läßt.

Die oben erwähnte Offenbarung im Zusammenhang mit dem Solarzellengerät zeigt die in Fig. 1 dargestellte Struktur. Das Gerät mit klappbaren Solarzellen enthält flexible Leiter zum Verbinden der Solarzelleneinrichtungen. Die flexiblen Leiter sind mit einer Schutzummantelung verstärkt, mit der beide Seiten des Leiters beschichtet sind, so daß deren Beschädigung schwierig ist. Die Oberflächen der Solarzelleneinrichtungen sind ebenfalls mit einer Schutzummantelung beschichtet.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Solarzellengerät kann aufgrund der Tatsache, daß die Leiter 2 flexibel sind und als Gelenke benützt werden können, das Gerät in üblicher Weise bei zahlreichen Anwendungen eingesetzt werden. Jedoch ist die Verbindung mit den Leitern 2 außerordentlich arbeitsintensiv, und diese Struktur weist den Nachteil auf, daß eine wirksame Leiterverbindung bei billiger Massenherstellung schwierig ist. Dies folgt aus der Tatsache, daß beide Seiten des Leiters 2 mit einer Schutzummantelung 4 nach dem Verbinden mit den Anschlüssen der Solarzelleneinrichtung 1 beschichtet werden und anschließend die Oberflächen der Solarzelleneinrichtungen mit einer Schutzummantelung 5 beschichtet werden. Die Herstellbarkeit verschlechtert sich weiter, wenn bereits mit einer Schutzummantelung 5 beschichtete fertig hergestellte Solarzelleneinrichtungen 1 eingesetzt werden, und die Einrichtungen über die Leiter 2 angeschlossen werden. Dies folgt aus der Tatsache, daß die Schutzummantelung 5 bei den Solarzelleneinrichtungen über den Anschlüssen zu entfernen ist, die Leiter 2 mit den Anschlüssen zu verbinden sind, und eine Schutzummantelung 4 auf beiden Seiten der Leiter 2 aufzubringen ist, sowie auf der Oberfläche der Anschlüsse. Die Schwierigkeiten bei der Verarbeitung spiegeln sich in den Herstellungskosten des Solarzellengeräts wider und begrenzen dessen Anwendung.

Das in Fig. 1 gezeigte Solarzellengerät weist ferner den Nachteil auf, daß die Leiter 2 an ihrer Schnittstelle mit jeder Solarzelleneinrichtung 1 leicht brechen. Werden benachbarte Solarzelleneinrichtungen 1 zusammengeklappt, so biegen sich die Leiter 2 mit einem geringen Krümmungsradius an ihrer Schnittstelle mit jeder Solarzelleneinrichtung 1. Die Leiter 2 sind mit einer flexiblen Schutzummantelung 4 beschichtet, jedoch sind die Solarzelleneinrichtungen 1 mit einer steifen Schutzummantelung 5 beschichtet. An einer Schnittstelle mit einer Solarzelleneinrichtung 1 weisen die Leiter 2 einen nicht stetigen Abschnitt mit Übergängen zwischen einem deformierbaren Bereich und einem nicht deformierbaren Bereich auf, und ein Biegen in diesem Bereich beschädigt leicht die Leiter 2. Die Tatsache, daß die Leiter 2 leicht brechen, begrenzt nicht nur deren Anwendung, sondern führt auch allgemein zu Fehlfunktionen aufgrund nicht angeschlossener Leiter. Die Anwendbarkeit ist begrenzt, da das Gerät dann nicht benützt werden kann, wenn die Leiter wiederholt gebogen und geknickt werden.

Ein weiterer Nachteil dieses Geräts besteht in der Schwierigkeit bei der Bestimmung der nicht angeschlossenen Stellen der Leiter 2. Dies folgt aus der Tatsache, daß obgleich ein Leiter nicht angeschlossen sein kann, die Schutzummantelung 4 auf beiden Seiten des Leiters 2 nicht gebrochen sein muß. Die visuelle Inspektion von der Außenseite eines gebrochenen Leiters 2 kann demnach zu dem Ergebnis führen, daß er verbunden ist. Weiterhin können aufgrund der Tatsache, daß die Leiter 2 flexibel sind und sich frei elastisch deformieren lassen, ein gebrochener Abschnitt eines Leiters 2 sowie ein ungebrochener Abschnitt eines Leiters 2 jeweils deformierbar sein. Aus diesem Grund kann es schwierig sein, das Nichtangeschlossensein eines Leiters 2 in dem Umfang, in dem sich der Leiter 2 deformieren läßt, festzustellen. Dies stellt einen weiteren Grund für die Schwierigkeit bei der Feststellung nicht angeschlossener Leiter 2 dar.

Die dritte Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines flexiblen Solarzellengeräts, das sich wirksam und kostengünstig in großer Zahl herstellen läßt. Es ist ferner eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein flexibles Solarzellengerät zu schaffen, in dem nicht angeschlossene Leiter nicht nur vermieden werden, sondern sich auch bei dem unwahrscheinlichen Ereignis, daß sie auftreten, einfach bestimmen lassen.

Bei einem Falten eines Solarzellengeräts mit flexiblen Leitern ist das Biegen der Leiter aufgrund eines minimalen Krümmungsradius begrenzt. Dies resultiert aus der Tatsache, daß das Biegen der Leiter mit einem extrem niedrigen Krümmungsradius zu einem Fehler beim Wiederherstellen der ursprünglichen Leiterform führt. Bei einem Falten eines Solarzellengeräts mit mehreren Solarzelleneinrichtungen, die mit der Fähigkeit ausgebildet sind, daß sie an ihren Rändern gebogen werden können, ist es wünschenswert, ein Klappen mit einem möglichst geringen Krümmungsradius an den Rändern zu ermöglichen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß das Biegen mit einem großen Krümmungsradius kein Klappen des Geräts in eine dünne Form ermöglicht. Insbesondere weist ein Solarzellengerät mit vielen verbundenen Solarzelleneinrichtungen, die sich nicht mit einem kleinen Krümmungsradius für die Leiter zusammenklappen lassen, den Nachteil auf, daß es im zusammengeklappten Zustand ziemlich dick ist.

Demnach besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Solarzellengeräts, bei dem die Leiter mit einem geringen Krümmungsradius gebogen werden können, was zu einer dünnen zusammengeklappten Form führt, während sich bei einem häufigen Biegen der Leiter eine Beschädigung der Leiter und schlechte Verbindungen soweit wie möglich reduzieren lassen.

Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung.

Das Batterieladegerät der Erfindung enthält eine Batterieladeeinheit, die mit Batterien zum Laden dieser Batterien verbunden ist, sowie Solarzellen, die als Stromversorgungsquelle zum Laden der Batterien benützt werden, und Verbindungsteile zum elektrischen Verbinden der Solarzellen und des Batterieladegeräts. Die Batterieladeeinheit ist mit einem Solarzellenfach versehen, zum Aufnehmen der Solarzellen dann, wenn diese nicht benützt werden, insbesondere wenn die Batterien nicht geladen werden.

Zunächst kann das Batterieladegerät der Erfindung Batterien mit Solarzellen aufladen, und diese Solarzellen können in dem Solarzellenfach gespeichert werden, wenn das Batterieladegerät nicht benützt wird. Demnach ist das Batterieladegerät portabel, wenn die Solarzellen in der Batterieladeeinheit aufgenommen sind.

Das Batterieladegerät dieser Erfindung kann auch eine Batterieladeeinheit in Form einer Tragetasche aufweisen, die ein elektrisches Gerät mit Batterien enthält. Diese Tasche ist mit einem Wärmeventilationsabschnitt zum Kühlen der Batterien während des Aufladens versehen.

Bei dieser Anordnung des Batterieladegeräts können elektrische Geräte mit Batterien in der Tasche aufgenommen sein, zusammen mit der Batterieladeeinheit, wodurch das System portabel wird. Zusätzlich kann durch Verbinden der Solarzelle mit der Batterieladeeinheit das elektrische Gerät aufgeladen werden, während es sich in der Tasche befindet.

Ferner wird aufgrund der Tatsache, daß in der Tasche, die die Batterieladeeinheit darstellt, der Wärmeventilationsabschnitt vorgesehen ist, Wärme nicht innerhalb der Tasche gehalten, und eine Verschlechterung der Batterien und des elektrischen Geräts aufgrund der Wärme wird vermieden.

Schließlich ermöglicht die Struktur der vorliegenden Erfindung ein Zusammenklappen der Solarzellen zum Laden der Batterien in eine kompakte Form zum Speichern.

In den Figuren zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Solarzellengeräts gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine schräge Ansicht einer mit einem Solarzellenfeld ausgestatteten Tasche gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine schräge Ansicht zum Darstellen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine schräge Ansicht zum Darstellen einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schräge Ansicht zum Darstellen einer anderen Solarzellenkonfiguration der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine teilweise weggebrochene schräge Ansicht zum Darstellen eines Batterieladegeräts und von Solarzellen gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine teilweise weggebrochene Draufsicht eines Batterieladegeräts der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Batterieladegeräts der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Unteransicht eines Batterieladegeräts der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Draufsicht gebogener Solarzellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht zum Darstellen der Handhabung gebogener Solarzellen bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine Draufsicht zum Darstellen gebogener Solarzellen bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht zum Darstellen gebogener Solarzellen bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine schräge Ansicht zum Darstellen von mit einer festen Drehachse verbundenen Solarzellen im gebogenen Zustand;

Fig. 15 eine schräge Ansicht zum Darstellen von Solarzellen im gebogenen Zustand mit einer angebrachten Drehfläche;

Fig. 16 eine Draufsicht zum Darstellen gebogener Solarzellen bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 eine explosionsartige schräge Ansicht der in Fig. 16 gezeigten Solarzellen;

Fig. 18 eine vergrößerte Draufsicht des flexiblen Leiterabschnitts der in Fig. 16 gezeigten Solarzellen;

Fig. 19 eine Querschnittsansicht von flexiblen Leitern;

Fig. 20 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der flexiblen Leiter;

Fig. 21 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Solarzellen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 22 eine explosionsartige schräge Ansicht der in Fig. 21 gezeigten Solarzellen;

Fig. 23 eine vergrößerte Querschnittsansicht des flexiblen Leiterabschnitts der in Fig. 21 gezeigten Solarzellen;

Fig. 24 eine vergrößerte Querschnittsansicht wichtiger Teile der in Fig. 23 gezeigten flexiblen Leiterabschnitte.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die Zeichnung erläutert. Die Fig. 3 zeigt die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Teil mit dem Bezugszeichen 31 ist eine Batterieladeeinheit und weist die Form eines rechteckigen Festkörpers auf. Das Teil mit dem Bezugszeichen 32 ist eine Batteriepackung, die mehrere der wiederaufladbaren Batteriezellen enthält. Die wiederaufladbaren Batterien innerhalb der Batteriepackung 32 sind Nickel-Kadmium- Batterien, Nickel-Wasserstoff-Batterien, Lithium-Ionen- Batterien, oder andere, wiederaufladbare Batterien. Die wiederaufladbaren Batterien bestehen typischerweise aus zwei bis zehn Zellen, die in Serie oder parallel verbunden sind, in Abhängigkeit von den Spezifikationen und dem eingesetzten elektrischen Gerät.

Die Batterieladeeinheit 31 ist mit einem Batteriebefestigungsabschnitt 33 und einer Ladepegel- Anzeigevorrichtung 34 versehen. Der Batteriebefestigungsabschnitt 33 weist Vertiefungen zum Aufnehmen von Anschluß- und Ladeanschlüssen der Batteriepackung 32 auf, die an die Batteriekontakte der Batteriepackung 32 angepaßt und in der vertieften Grundfläche vorgesehen sind. Die Ladungspegel-Anzeigevorrichtung 34 ist so entworfen, daß sie die Ladeausgangsleistung der Solarzellen (später beschrieben) integriert und LED- Vorrichtungen beleuchtet. Zahlreiche Anzeigeverfahren sind möglich, beispielsweise das Erhöhen der beleuchteten Fläche mit fortschreitendem Ladevorgang oder das Blinken der Beleuchtung, wenn eine Batteriepackung vollständig aufgeladen ist.

Die Batterieladeeinheit 31 weist auch ein Solarzellenfach 35 an der Oberfläche auf. Das Solarzellenfach 35 ist ein vertiefter Bereich zum Verstauen von Solarzellen und mit einer Abdeckung 36 versehen, die sich frei öffnen oder schließen läßt.

Die Batterieladeeinheit 31 enthält auch ein Paar +/- Kabel 37, die aus einer Seite der Einheit hervorstehen. Diese Kabel 37 weisen Verbinder 38 auf, die an ihren Enden angeschlossen sind und eine elektrische Verbindung mit den Solarzellen ermöglichen. Das Ausgangssignal der Solarzellen wird den Ladeanschlüssen des Batteriebefestigungsabschnitts 33 zugeführt.

Das Bezugszeichen 39 kennzeichnet die Solarzellen. Die Solarzellen 39 weisen vier unterschiedliche Bereiche mit amorphen Siliziumsolarzelleneinheiten 310 auf der Oberfläche einer Isolationsschicht auf. Alle vier amorphen Siliziumsolarzelleneinheiten 310 sind in Serie verbunden, und Schaltungsleitungen 311 zum Verbinden werden durch auf die Isolationsschicht aufgedruckten Schichten aufgebracht. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, verbinden die Enden der Leitungen 311 die Verbinder 38 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Batterieladeeinheit 31.

Die Solarzellen 39 lassen sich zusammenklappen, wie anhand der gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigt ist. Die zusammengeklappten Solarzellen 39 lassen sich dann in dem Solarzellenfach 35 verstauen. Hierdurch lassen sich die Solarzellen ausbreiten, um ihren lichtaufnehmenden Bereich während des Einsatzes zum Laden einer Batteriepackung 32 zu erhöhen, und sie lassen sich auch in eine kompakte Form zusammenklappen, um verstaut zu werden, wenn sie nicht eingesetzt werden. Da die Solarzellen 39 extrem dünn sind, sind sie nicht sehr sperrig, wenn sie zusammengeklappt sind. Demnach läßt sich das Solarzellenfach 35 relativ dünn ausbilden, wodurch Bedenken im Hinblick auf eine große Batterieladeeinheit 31 ausgeräumt werden.

Die Solarzellen 39 können durch Erhöhung der Zahl der amorphen Siliziumsolarzelleneinheiten größer ausgebildet werden. Mehrere Solarzellen 39 können zudem elektrisch durch Kabel oder andere Verbinder verbunden werden. Hierdurch läßt sich das Solarzellenausgangssignal leicht verändern. Demnach kann selbst dann, wenn die Spannungs- oder Kapazitätsanforderungen für die in der Batteriepackung 32 enthaltenen Batterien sich verändern, das Ladeausgangssignal einfach für eine Anpassung an die neuen Anforderungen verändert werden.

In den Fig. 4 und 5 sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, werden die Solarzellen 49 anfänglich in vier Lagen unterteilt. Solarzelleneinheiten 410 werden auf jeder der Solarzellen 49 gebildet. Die Solarzellen 49 werden sowohl elektrisch als auch mechanisch durch Druckknöpfe verbunden. Die Verbinder 48 an den Enden der Kabel 47 bestehen ebenfalls aus Druckknöpfen 412, die an den Solarzellen 49 angeschlossen sind. Die Druckknöpfe 412 können die Form angepaßter Stecker und Steckerbuchsen haben, als Raststecker ausgebildet sein, sowie als ringförmiger Verbinder, der einschnappt, oder als irgendein anderer Typ Verbinder, der sowohl eine elektrische als auch eine mechanische Verbindung herstellen kann.

Wiederum ermöglichen die zusammengeklappten Solarzellen eine nicht voluminöse kompakte Form, wodurch sie in dem Solarzellenfach 45 dann verstaut werden können, wenn sie nicht eingesetzt werden. Die Anzahl der bei dieser Ausführungsform verbundenen Solarzellen kann auch zum Erzielen einer einfachen Veränderung der Solarzellen erhöht werden.

Die in Fig. 4 gezeigten Solarzellen 49 sind in einer einzigen Spalte über Druckknöpfe verbunden. Jedoch sind die Solarzellen 49 nicht auf diese Anordnung beschränkt und können in mehreren Richtungen, beispielsweise mit mehreren Druckknöpfen 412, am Rand jeder der Solarzelle 49 verbunden werden. Im Ergebnis läßt sich das Gesamt-Layout der Solarzelle 49 während des Ladens derart verändern, daß eine Anpassung an den verfügbaren Raum oder die beste Position oder den besten Winkel für die Aufnahme des Lichts möglich ist.

Beim Verbinden von Solarzellen über Druckknöpfe kann auch eine Isolationsschichtlage eingesetzt werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Isolationsschichtlage 513 wird anfänglich gemäß den zwei Reihen der Schaltungsleitungen 514 gedruckt, und Verbindungsknöpfe 512 werden entlang der Leitungen 514 vorgesehen. Die Solarzellen 59 sind nacheinander mit diesen Verbindungsknöpfen 512 verbunden.

Das Batterieladegerät der vorliegenden Erfindung kann auch eine Batterieladeeinheit in der Form einer Tragetasche aufweisen. Im folgenden wird eine derartige Ausführungsform beschrieben. Wie in den Fig. 6 bis 9 gezeigt ist, kennzeichnet 61 eine Batterieladeeinheit in der Form einer Tasche. Die Größe dieser Tasche ist derart, daß sie sich einfach unter einem Arm oder in einer Hand halten läßt. Die Oberseite der Tasche 61 ist mit einem Reißverschluß 62 versehen, und wenn der Reißverschluß 62 geöffnet ist, wird ein Zugriff in das Innere der Tasche 61 zum Aufnehmen von zu tragenden Gegenständen möglich. Die Oberseite der Tasche 61 ist eng, und die Unterseite der Tasche ist weit, und der Innenraum enthält ein Fach 63 für ein elektrisches Gerät zum Aufnehmen von (später beschriebenen) elektrischen Ausrüstungen. Ein Wärmeventilationsabschnitt 64 ist ausgehend von dem unteren Abschnitt der Tasche 61 an der Seite der Grundfläche der Tasche 61 vorgesehen. Der Wärmeventilationsabschnitt 64 besteht aus einem Gitter, das eine gute Luftströmung ermöglicht. Das Fach 63 für elektrische Geräte besteht aus Magic Tape® zum Umwickeln und Sichern des elektrischen Geräts.

Die Seite der Tasche 61 ist mit einem leitenden Paar vorstehender Verbindungsknöpfe 66 versehen, die an der Außenfläche der Tasche 61 frei liegen. Die vorstehenden unteren Knöpfe 66 treten durch die Seite der Tasche 61 hindurch, und sind elektrisch mit einer Ladeleitungsschnur 67 an der Innenseite der Tasche 61 verbunden (Fig. 8) . Die Ladeleitungsschnur 67 ist eine gespulte Leitungsschnur, die mit einem Verbinder 68 an ihrem Ende für den Anschluß des elektrischen Geräts ausgebildet ist.

Das Bezugszeichen 69 zeigt ein portables Telefon, in dem Batterien als Stromversorgung aufgenommen sind, beispielsweise Nickel-Kadmium-Batterien. Das portable Telefon 69 ist mit einem Verbinderabschnitt an seiner Grundfläche zum Anbringen des oben erläuterten Verbinders 68 ausgebildet. Der Verbinderabschnitt ist mit den internen Nickel-Kadmium- Batterien verbunden, und es erfolgt eine Zuführung von Leistung, ausgehend von der Außenseite des Verbinderabschnitts zu den Nickel-Kadmium-Batterien zum Aufladen.

Wird das portable Telefon 69 in dem Fach 63 für das elektrische Gerät verstaut, so wird es durch das Magic Tape 65 in einer fixierten Position gehalten. In diesem Zeitpunkt wird das portable Telefon 69 in einer Position gehalten, die exakt derjenigen des Wärmeventilationsabschnitts 64 entspricht. Im Ergebnis läßt sich ein Temperaturanstieg des portablen Telefons 69 vermeiden, und zum Verbessern des Wirkungsgrads der Wärmedissipation kann das Magic Tape 65 die Form eines dünnen Bands aufweisen.

Das Bezugszeichen 610 zeigt Solarzellen. Die Solarzellen 610 weisen Gelenke 611 auf, wodurch die Solarzellen zweiteilig ausgebreitet werden können. Die Solarzellen 610 lassen sich ausbreiten oder zusammenklappen und verstauen. Werden die Solarzellen 610 zusammengeklappt, so werden sie klein genug, um zusammen mit dem portablen Telefon 69 in der Batterieladeeinheit verstaut zu werden, die aus der Tasche 61 besteht.

Die Solarzellen 610 enthalten mehrere vertikal und horizontal ausgerichtete Zellen, die alle in Serie verbunden sind. Das gesamte Ausgangssignal des Solarzellenfelds wird über die leitenden und vertieft ausgebildeten Knopfverbindungen 612 abgegeben. Die leitenden und vertieft ausgebildeten Druckverbinder 612 sind an die vorstehenden Druckverbinder 66 an der Seite der Tasche 61 angepaßt, und diese werden unter Erzeugung eines Schnappgeräusches zusammengefügt. Hierdurch wird die elektrische Verbindung zwischen den Solarzellen 610 und der Ladeleitungsschnur 67 vervollständigt. Im Ergebnis lädt die durch die Solarzellen 610 erzeugte Gleichspannungsleistung die in dem portablen Telefon 69 enthaltenen Nickel-Kadmium-Batterien auf. Es ist allgemein bekannt, daß dann, wenn Nickel-Kadmium-Batterien aufgeladen werden, diese Wärme erzeugen und bei nahezu vollständiger Aufladung eine Zunahme der Temperatur zeigen. Jedoch wird durch den Wärmeventilationsabschnitt 64 eine Wärmedissipation geleistet, und eine Batterie- und Geräteverschlechterung aufgrund einer erhöhten Temperatur läßt sich vermeiden.

Beim Abtrennen der zusammengefügten vertieften 612 und vorstehenden Knopfverbindungen 66 lassen sich diese mit einem Schnappgeräusch durch Ziehen an den in der Vertiefung vorgesehenen Knopfverbindungen 612 einfach lösen. Die abgetrennten Solarzellen 610 können in der Tasche 61 zum Tragen verstaut werden, oder wenn dies erforderlich ist, läßt sich das Solarzellenfeld 610 zum Laden der Batterien, wie oben beschrieben, entfalten.

Diese Anordnung des Batterieladegeräts ermöglicht das Verstauen und Tragen von elektrischen Geräten mit Batterien. Ferner kann das Solarzellenfeld mit den Batterien verbunden werden, während das elektrische Gerät verstaut ist. Die Batterien lassen sich demnach durch die Solarzellen aufladen.

Da zudem das Taschen-Batterieladegerät mit einem wärmeventilationsabschnitt versehen ist, kann sich im Inneren keine Wärme aufstauen, und eine Verschlechterung des elektrischen Geräts und der Batterie aufgrund von Wärme läßt sich vermeiden.

Zudem kann diese Art von Batterieladegerät überall mitgenommen werden, wobei das elektrische Gerät innen verstaut ist, und die inneren Batterien können überall aufgeladen werden. Da das Laden auch möglich ist, wenn das elektrische Gerät in der Tasche verstaut ist, besteht lediglich ein geringes Risiko, daß das elektrische Gerät gestohlen wird.

Nun folgt eine Beschreibung von Solarzellen, die sich biegen lassen, wodurch sie in eine kleine kompakte Form zusammengeklappt werden können. Die Solarzellen sind in Draufsicht in Fig. 10 gezeigt, und die Verarbeitungsquerschnittsansicht der Fig. 11 zeigt zwei Solarzelleneinheiten 101, die durch zwei Leiter 102 derart verbunden sind, daß sie gebogen werden können.

Die Solarzelleneinheiten 101 sind Einrichtungen, die Licht in Elektrizität umwandeln. Obgleich nicht gezeigt, läßt sich ein Laminat aus einer rückweitigen Elektrode, einem amorphen Silizium (a-Si) und einer transparenten oberen Elektrode (in dieser Reihenfolge) oberhalb eines isolierenden Substrats beispielhaft als eine Solarzelleneinheit 101 benützen. Da auftretendes Licht nicht durch das isolierende Substrat hindurchtritt, muß diese Schicht nicht transparent ausgebildet sein. Das isolierende Substrat besteht aus einer Plastikschicht, beispielsweise einer Polyimidschicht, Polyethylen, PEN oder einer Acrylschicht. Solarzellen, bei denen ein isolierendes Substrat in der Form einer Plastikschicht eingesetzt wird, weisen insgesamt eine Lagenform auf, die sich wahlweise ohne ein Brechen biegen läßt. Jedoch können als Solarzellen der vorliegenden Erfindung auch Solarzelleneinheiten aus einem steifen nichtbiegbaren Material eingesetzt werden.

Metallschichten, beispielsweise Ag, Al oder Cu, werden für die rückseitige Elektrode eingesetzt, damit das Biegen möglich ist. Die rückseitige Elektrode wird von der transparenten oberen Elektrode isoliert und ist über die gesamte Solarzelleneinheit vorgesehen und mit Ladesammelelektroden verbunden. Die Ladesammelelektroden sind Anschlüsse, die benachbarte Solarzelleneinheiten verbinden. Eine a-Si-Schicht wird an der Oberseite der rückseitigen Elektrode aufgebracht. Die transparente obere Elektrode wird an der Oberseite der a-Si-Schicht beschichtet. Die transparente obere Elektrode besteht aus einer dünnen Schicht, die sowohl gleitend als auch lichtdurchlässig ist. ITO und SnO₂ werden für die transparente obere Elektrode benützt. Ladesammelelektroden werden an den Oberflächen der transparenten Oberflächenelektroden zum Verbinden mit den Leitern vorgesehen. Die Ladesammelelektroden bestehen aus einem leitenden Epoxidharz, beispielsweise Ag-Epoxidharz.

Die Ladesammelelektroden, die die Anschlüsse der Solarzelleneinheiten bilden, werden mit den flexiblen Leitern durch Löten oder Leiten des Epoxidharz verbunden. In den in den Fig. 10 und 11 gezeigten Solarzellen sind die Solarzelleneinheiten 101 durch Leiter 102 an beiden Seiten verbunden. Leitendes Gewebe oder eine Metallfolie, beispielsweise eine Kupfer- oder Silberfolie, können als flexible Leiter 102 benützt werden. Leitende Gewebe bestehen aus leitenden Fasern oder Fäden, die in Gewebeform gewebt sind und eine hervorragende Flexibilität aufweisen. Leitende Fasern bestehen aus Plastikfasern, die mit einer Metallschicht beschichtet sind.

Die Solarzelleneinheiten 101, deren Anschlüsse 107 elektrisch über die Leiter 102 verbunden sind, werden auf beiden Seiten von einer flexiblen laminatförmigen Schutzschicht 103 ummantelt. Die laminatförmige Schutzschicht 103 ummantelt beide Seiten der Solarzelleneinheiten 101 und der Leiter 102. Insbesondere erstreckt sich, wie anhand des Querschnitts in Fig. 11 gezeigt ist, die laminatförmige Schutzschicht 103, die beide Seiten der Leiter 102 ummantelt, auch über die Oberfläche der Solarzelleneinheiten 101. Demnach deckt eine einzige durchgehende laminatförmige Schutzschicht 103 die Oberflächen sowohl der Solarzelleneinheiten 101 als auch der Leiter 102 ab. Die laminatförmige Schutzschicht 103, die sowohl die Solarzelleneinheiten 101 als auch die Leiter 102 ummantelt, ist an diesen Oberflächen durch einen Verbindungskleber befestigt, oder eine niedrigschmelzende Plastikschicht wird laminatförmig auf diese Oberflächen aufgebracht. In Bereichen zwischen den Solarzelleneinheiten 101 ohne Leiter 102 sind beide Seiten der laminatförmigen Schutzschicht 103 wechselseitig aneinander befestigt, um ein starkes flexibles Gelenk 106 zu bilden.

Transparente Plastikschichten, beispielsweise Polyethylen, eine Acrylschicht, eine Polyimidschicht und PEN können als laminatförmige Schutzschicht zum Abdecken der Oberflächen der Solarzelleneinheiten 101 und der Leiter 102 benützt werden.

Es ist nicht erforderlich, daß die laminatförmige Schutzschicht 103, die die Rückseite der Solarzelleneinheiten 101 und Leiter 102 bedeckt, transparent ist. Jedoch läßt sich dieselbe laminatförmige Schutzschicht 103 zum Abdecken aller Oberflächen benützen.

Der Krümmungsradius der gebogenen Leiter der Solarzelle mit dem obigen Aufbau läßt sich durch die folgenden Strukturen vergrößern. Bei der in Fig. 12 gezeigten Draufsicht auf die Solarzelle und der Querschnittsansicht der Fig. 13 sind zwei Drehhebel 128 parallel mit der Drehmitte zum Biegen der obigen Leiter 122 befestigt, und flexible Gelenke 129 sind an den Unterflächen der Leiter 122 befestigt. Die Drehhebel 128 sind zylinderförmige Stäbe mit einem Durchmesser von 0,5 mm bis 2 mm. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, verlaufen mit Drehhebeln 148 ausgestatteten Leiter um diese Drehhebel 148 und werden demnach mit einem Krümmungsradius gebogen, der ungefähr gleich dem Durchmesser der Drehhebel 148 entspricht. Demnach läßt sich der Krümmungsradius der Leiter durch den Einsatz dickerer Drehhebel 148 vergrößern. Jedoch führt ein Vergrößern dieser Drehhebel 148 auch zu einer Vergrößerung der Verbindungsbereiche zwischen den Solarzelleneinheiten. Demnach sind die zuvor erläuterten Drehhebeldurchmesser optimal.

Metallische oder aus Plastik geformte zylindrische Stäbe lassen sich als Drehhebel 128 einsetzen (Fig. 12 und 13) . Die Metallstäbe werden in zwei Stücke getrennt, um einen Kurzschluß zwischen den zwei Leitern 122 zu vermeiden. Da die Metallstäbe die Leiter 122 berühren, können sie über die laminatförmige Schutzschicht 123 freiliegen und für einen weiteren Zweck als Ausgangsanschlüsse dienen. Bei Solarzellen, in denen die Drehstäbe als Ausgangsanschlüsse eingesetzt werden, besteht kein weiterer Bedarf für andere Ausgangsanschlüsse mit lediglich einer Anwendung. Obgleich nicht gezeigt, sind die Solarzellen, in denen die Drehstäbe nicht als Ausgangsanschlüsse eingesetzt werden, mit Ausgangsanschlüssen an den Solarzelleneinheiten versehen. Da plastikförmige Drehstäbe die Leiter nicht kurzschließen, kann ein einziger plastikförmiger Drehstab über sämtliche (nicht gezeigte) Leiter verlaufen.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist ein Band aus einer dünnen Kunststoffklebeschicht 1210 an der Oberseite des Leiters 122 und des Drehstabs 128 zum zuverlässigen Befestigen eines Drehstabs 128 an der Oberfläche eines Leiters 122 befestigt. Der Leiter 122 und die befestigte Klebeschicht 1210 umschließen den Drehstab 128 sandwichartig, um ihn in einer fixierten Position zu halten.

Wie bei den in Fig. 13 gezeigten Solarzellen dargestellt ist, wird eine Drehfläche 129 an der Unterseite des Leiters 122 befestigt, um die Biegeschnittstelle der Solarzelleneinheiten 121 weiter zu verstärken. Papier oder Plastik, das sich frei biegen läßt, wird für die Drehflächen 129 eingesetzt. Wie in Fig. 15 gezeigt ist, biegen sich Leiter 152, an deren Rückseiten Drehflächen 159 angebracht sind, mit einem größeren Krümmungsradius, wodurch das Brechen der Leiter 152 noch schwieriger wird.

Obgleich die in Fig. 13 gezeigten Solarzellen sowohl einen an der Vorderfläche angebrachten Drehstab 128 als auch eine an der Rückseite der Leiter 122 angebrachte Drehfläche 129 aufweisen, läßt sich das Brechen der Leiter dadurch vermeiden, daß entweder ein Drehstab oder eine Drehfläche vorgesehen wird.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, sind bei den Leitern 122, an denen Drehstäbe 128 und Drehflächen 129 befestigt sind, beide Oberflächen mit einer laminatförmigen Schutzschicht 123 ummantelt. Diese laminatförmige Schutzschicht 123 ist an allen Oberflächen der Solarzelleneinheiten 121 angebracht, sowie an den Biegeschnittstellen zum Verbinden der Solarzelleneinheiten 121, und zwar in derselben Weise wie bei den in den Fig. 10 und 11 gezeigten Solarzellen.

Solarzellen mit dieser Art von Struktur weisen das Merkmal auf, daß sie sich wirksam und kostengünstig in großer Menge herstellen lassen. Dies beruht auf der Tatsache, daß die laminatförmige Schutzschicht, die beide Seiten der Leiter deckt, sich über die Oberflächen der Solarzelleneinheiten erstreckt, so daß eine einzige durchgehende laminatförmige Schutzschicht sowohl die Oberflächen der Solarzelleneinheiten als auch der Leiter abdeckt. Insbesondere besteht keine Anforderung dahingehend, an bestimmten Stellen eine Schutzschicht in einem Bereich einer Solarzelleneinheit vor dem Anbringen der Leiter bei diesem Typ von Solarzelle zu entfernen. Diese Leiter lassen sich einfach vor dem Abdecken der Solarzelleneinheiten mit der laminatförmigen Schutzschicht anbringen, was eine wirksame Massenproduktion ermöglicht.

Da ferner die Solarzelleneinheiten und die Leiter mit einer einzigen fortlaufenden laminatförmigen Schutzschicht bedeckt sind, ändern sich die Eigenschaften der Solarzellen-Leiter- Schnittstelle nicht plötzlich. Aus diesem Grund erfolgt beim Biegen der Leiter kein Biegen der Solarzellen-Leiter- Schnittstelle mit einem extrem niedrigen Radius, und ein Brechen der Leiter in diesem Bereich läßt sich wirksam vermeiden. Diese Struktur weist demnach das Merkmal auf, daß sich die Zahl nicht angeschlossener Leiter drastisch reduzieren läßt, und diese Solarzellen lassen sich bei Anwendungen einsetzen, in denen die Leiter oft gebogen werden.

Da die Vorderseite der Solarzelleneinheiten und Leiter mit einer einzigen transparenten laminatförmigen Schutzschicht bedeckt sind, weisen die Solarzellen von diesem Typ das Merkmal auf, daß in dem unwahrscheinlichen Fall des Brechens eines Leiters sich das Brechen leicht feststellen läßt. Dies resultiert aus der Tatsache, daß sich der Zustand der Leiter extern durch die transparente laminatförmige Schutzschicht beobachten läßt.

Nun folgt eine Beschreibung verbesserter Strukturen für biegbare Solarzellen. Die Solarzellen, die in Fig. 16 in Draufsicht gezeigt sind sowie in Fig. 17 in einer explosionsartigen schrägen Ansicht und in Fig. 18 zusammen mit dem gebogenen Leiterbereich als vergrößerte Draufsicht, enthalten zwei Solarzelleneinheiten 161, die durch zwei Gruppen von biegbaren Leitern 166 verbunden sind.

Die Solarzelleneinheiten 161 sind Vorrichtungen, die Licht in Elektrizität umsetzen. Flexible Leiter 166, die sich frei biegen lassen, sind mit den Sammelelektroden 162 verbunden, die die Anschlüsse der Solarzelleneinheiten 161 bilden. Die in den Fig. 16, 17 und 18 gezeigten Solarzellen weisen einen (+)- und (-)-Pol auf, der an beiden Seiten der Solarzelleneinheiten 161 angeschlossen ist. Die flexiblen Leiter 166 verbinden elektrisch die beiden Solarzelleneinheiten 161, und sie verbinden diese mechanisch in einer Art, die deren Faltung ermöglicht. Die flexiblen Leiter 166 müssen fest an den Solarzelleneinheiten 161 angeschlossen werden, zusätzlich zu der Verbindung mit ihren Sammelelektroden 163. Demnach erfolgt eine Klebeverbindung in dem Bereich der flexiblen Leiter 166, die an die Solarzelleneinheiten 161 angepaßt ist. Epoxidharz, Urethanharz, Silikonharz, nicht gesättigtes Polyesterharz oder andere Harze lassen sich als Klebeverbindung einsetzen.

Die flexiblen Leiter 166 weisen einen ersten Leiter 166A auf, sowie einen zweiten Leiter 166B, und eine Schraubenfeder 167 zum Herstellen einer flexiblen Verbindung. Beispielsweise bestehen der erste Leiter 166A und der zweite Leiter 166B aus metallbeschichteten Metallstäben mit einem Durchmesser von 0,3 mm bis 1 mm. Die Metallbeschichtung besteht aus einem korrosionsbeständigen Metall wie Gold, Silber oder Chrom. Der erste Letier 166A und der zweite Leiter 166B sind mit den Sammelelektroden 163 benachbarter Solarzelleneinheiten verbunden.

Der Metallstab jedes ersten Leiters 166A wird in C-Form mit einem mittigen Stabbereich 168 derart gebogen, daß beide Enden nach innen ragen. Die nach innen ragenden Enden werden mit einer Sammelelektrode 163 einer Solarzelleneinheit 161 verbunden. Der C-förmige erste Leiter 166A weist das Merkmal auf, daß die Schraubenfeder nicht von dem mittleren Stabbereich 168 abrutscht. Der Grund hierfür besteht darin, daß beide Enden der Schraubenfeder 167 an den Enden des mittleren Stabbereichs 168 des C-förmigen ersten Leiters 166A angeordnet sind. Der erste Leiter 166A ist mit einer Solarzelleneinheit 161 derart verbunden, daß der mittlere Stabbereich 168 an der Stablinie angeordnet ist, wenn benachbarte Solarzelleneinheiten 161 zusammengeklappt sind. Die mittleren Stabbereiche 168 der ersten Leiter 166A, die mit der (+)- und (-)-Sammelelektrode 163 verbunden sind, werden entlang einer geraden Linie ausgerichtet, die mit der Solarzellen-Drehlinie übereinstimmt.

Der zweite Leiter 166B enthält einen hohlen Zylinder 169 an einem Ende für das Einführen des mittleren Drehbereichs 168 des ersten Leiters 166A. Die Fig. 19 und 20 zeigen Querschnitte des zweiten Leiters. Der zweite Leiter 196B, der in Fig. 19 gezeigt ist, wiest einen Zylinder 199 auf, der eine Metallröhre ist, die an ihren Enden mit einem Verfahren wie Löten oder Schweißen befestigt ist. Der zweite Leiter 206B, der in Fig. 20 gezeigt ist, besteht aus einem in der Mitte auf sich selbst rückgefalteten Faltstreifen. Der Zylinder 209 besteht aus einem Bereich, der in der Mitte rückgefaltet ist, und die Bereiche mit doppelter Dicke des zweiten Leiters 206B werden durch Löten oder Schweißen zusammengehalten.

Der zentrale Drehbereich 168 jedes ersten Leiters 166A ragt mit der Schraubenfeder 167 in den Zylinder des zweiten Leiters. Demnach wird der Innendurchmesser des Zylinders 169 größer als der Außendurchmesser des mittleren Drehbereichs 168 gewählt. Die Abmessungen des Zylinders 169 und des mittleren Drehbereichs 168 werden so entworfen, daß eine freie Drehbewegung mit zwischengefügter Schraubenfeder möglich ist.

Die Schraubenfeder 167 besteht aus einem elastisch deformierbaren dünnen leitenden Metalldraht, der in Schraubenform gewickelt ist. Die Schraubenfeder 167 verformt sich elastisch unter Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen dem mittleren Drehbereich 168 des ersten Leiters 166A und des Zylinders 169 des zweiten Leiters 166B. Die Innenfläche der Schraubenfeder kontaktiert die Außenfläche des mittleren Drehbereichs 168 des ersten Leiters 166A und die Außenfläche der Schraubenfeder kontaktiert die Innenfläche des Zylinders 169 des zweiten Leiters 166B. Die Schraubenfeder 167 wird mit einem Durchmesser gewickelt, der einen elektrischen Kontakt zwischen dem ersten Leiter 166A und dem zweiten Leiter 166B ermöglicht. Idealerweise ist der Innendurchmesser der Schraubenfeder 167 etwas größer als der Außendurchmesser des mittleren Drehbereichs 168 und ferner der Außendurchmesser der Schraubenfeder 167 etwas geringer als der Innendurchmesser des Zylinders 169. Der mittlere Drehbereich 168 läßt sich leicht durch die Schraubenfeder 167 einführen.

Wie in Fig. 18 gezeigt ist, ist die Schraubenfeder 167 auch um den mittleren Drehbereich 168 des ersten Leiters 166A gewunden. Aus diesem Grund wird eine Biegekraft auf die Schraubenfeder 167 derart ausgeübt, daß diese tendentiell ihre Ursprungsform einnimmt, die anhand der gestrichelten Linie in Fig. 18 gezeigt ist. Demnach drücken beide Enden der Schraubenfeder 167 flexibel gegen den mittleren Drehbereich 168, und der mittlere Abschnitt der Schraubenfeder drückt gegen den Zylinder 169. Ein elastisch auf den mittleren Drehbereich 168 und den Zylinder 169 durch die Schraubenfeder 167 ausgeübter Druck reduziert Kontaktfehler zwischen dem ersten Leiter 166A und dem zweiten Leiter 166B. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, ist die Länge der Schraubenfeder 167 derart festgelegt, daß beide Enden sich zu den gekrümmten Enden des mittleren Drehbereichs 168 erstrecken.

Wie in Fig. 16 gezeigt ist, wird ein Gleiten der flexiblen Leiter 166 in Richtung der Drehachse durch die C-Form des ersten Leiters 166A vermieden. Hierdurch sind zusätzliche Strukturen zum Vermeiden eines seitlichen Gleitens im Verbindungsbereich nicht nötig.

Die Solarzellen, die in Fig. 21 in Draufsicht gezeigt sind, und in Fig. 22 in einer explosionsartigen schrägen Ansicht, sowie die in Fig. 23 in einer explosionsartigen schrägen Ansicht, sowie die in Fig. 23 in einer vergrößerten Draufsicht gezeigte biegbaren Leiterabschnitte, enthalten zwei Solarzelleneinheiten 211, die durch zwei Gruppen von biegbaren Leitern 266 verbunden sind. Die Solarzelleneinheiten 211 stimmen in diesen Figuren mit den in dem Fig. 16 und 17 gezeigten überein.

Bei den in den Fig. 21 und 22 gezeigten Solarzellen erstrecken sich die Solarzelleneinheiten 211 in die Verbindungsbereiche der flexiblen Leiter 216 für eine feste Verbindung des ersten Leiters 216a und des zweiten Leiters 216B mit den Solarzelleneinheiten 211. Wie in Fig. 21 gezeigt ist, erstrecken sich beide Seiten des unteren Rands der oberen Solarzelleneinheit 211, die mit dem ersten Leiter 216A verbunden ist, und bei der unteren Solarzelleneinheit 211, die mit dem zweiten Leiter 216B verbunden ist, erstreckt sich der Mittenabschnitt des oberen Rands. Der vertiefte Abschnitt des unteren Rands der oberen Solarzelleneinheit 211 ist derart positioniert, daß er mit dem vorstehenden Abschnitt des oberen Rands der unteren Solarzelleneinheit 211 ausgerichtet ist, so daß die sich erstreckenden Bereiche nicht stoßen. Diese Struktur ermöglicht die direkte Befestigung des Stababschnitts 218 des ersten Leiters 216A und des Zylinderabschnitts 219 des zweiten Leiters 216B an der Oberfläche der Solarzelleneinheiten 211 unter Ausbildung einer soliden Befestigungsstruktur. Jedoch können, wie anhand der gestrichelten Linien in Fig. 21 gezeigt ist, die Schnittstellenränder der Solarzelleneinheiten 211 auch gerade Linien sein, wobei sich die flexiblen Leiter 216 aus den Solarzelleneinheiten 211 zum Anschließen jedes Stababschnitts 218 und Zylinderabschnitts 219 erstrecken.

Die flexiblen Leiter 216 gemäß diesen Figuren weisen dieselben Strukturen wie Meßfühler für gedruckte Leiterplatten auf. Meßfühler sind gebrauchsfertige Teile, die sich zum Ausüben eines elastischen Drucks aus Stellen von integrierten Leiterplatten zum Herstellen einer elektrischen Verbindung eignen. Meßfühler werden als Meßstifte während des Testens gedruckter Leitungsplatten und bei der Überprüfung von Geräten eingesetzt. Meßfühler weisen einen metallischen Stab auf, der in einem hohlförmigen Metallzylinder aufgenommen ist, wobei eine Schraubenfeder zwischen dem Metallstab und dem Zylinder aufgenommen ist. Die Schraubenfeder wirkt flexibel zum Herausdrücken des Metallstabs sowie zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Stab und dem Zylinder.

Die flexiblen Leiter 216 der in Fig. 21 bis 23 gezeigten Solarzellen enthalten einen ersten Leiter 216A, der mit einem Stababschnitt 218 versehen ist, und einen zweiten Leiter 216B, der mit einem Zylinderabschnitt 216 zum Einführen des Stababschnitts 218 versehen ist, was eine flexible Verbindung ermöglicht. Der erste Leiter 216A enthält einen metallischen Stab, der den Stababschnitt 218 bildet und mit einer Leitung verbunden ist. Der zweite Leiter 216B enthält einen hohlen Metallzylinder, der den Zylinderabschnitt 219 bildet und mit einer Leitung verbunden ist. Idealerweise sind der metallische Stababschnitt 218 und der Zylinderabschnitt 219 mit einem korrosionsbeständigen Metall beschichtet, beispielsweise Gold, Silber oder Chrom. Der Stababschnitt 218 und der Zylinderabschnitt 219 sind mit Leiterbahnen mit Hilfe eines Befestigungsverfahrens, beispielsweise Löten oder Schweißen, verbunden.

Das in den Figuren gezeigte Gerät enthält zwei Gruppen flexibler Leiter 216 für eine Verbindung, die ein Biegen ermöglicht. Solarzellen mit zwei Gruppen flexibler Leiter 216 weisen Pluszeichen und Minuszeichen-Sammelelektroden 213, die parallel verbunden sind, bei den Solarzelleneinheiten 211 auf. Solarzellen mit in Serie verbundenen Solarzelleneinheiten lassen sich mit einer Gruppe flexibler Leiter 216 verbinden. Zwei Gruppen flexibler Leiter 216 vermeiden das Gleiten des Verbindungsbereichs in Richtung der Biegeachse. Wie in Fig. 21 gezeigt ist, vermeidet der rechte flexible Leiter 216 das Gleiten der oberen Solarzelleneinheit 211 in Richtung eines Pfeils A. Der linke flexible Leiter 216 vermeidet das Gleiten der oberen Solarzelleneinheit 211 in Richtung eines Pfeils B.

Wie in Fig. 24 gezeigt ist, enthält die Meßfühlerstruktur, die für die flexiblen Leiter eingesetzt wird, einen Metallstab, der in einen hohlen Metallzylinder derart eingeführt wird, daß sein Herausnehmen vermieden wird. Eine Struktur, bei der das Herausziehen des Metallstabs aus dem Metallzylinder vermieden wird, unterbindet das Gleiten in Richtung der Meßfühlerachse. Um das Herausziehen des als Metallstab ausgebildeten Stababschnitts 218 aus dem als Metallzylinder ausgebildeten Zylinderabschnitt 219 zu vermeiden, ist ein Vorsprung 219A an der Innenwand des Zylinderabschnitts 219 vorgesehen, und ein Schlitz 218A, in dem der Vorsprung 219A gleiten kann, ist in dem Stababschnitt 218 vorgesehen. Wie in Fig. 24 gezeigt ist, trifft dann, wenn der Stababschnitt 218 in Richtung eines Pfeiles C mit einer Schraubenfeder gedrückt wird, der Vorsprung 219A auf das Ende des Schlitzes 218A, wodurch ein Gleiten in Richtung des Pfeils C vermieden wird. Der Stababschnitt 218 kann in eine Richtung entgegengesetzt zu derjenigen des Pfeils C gleiten, jedoch wird dieses Gleiten durch den anderen flexiblen Leiter 216 unterbunden.

Die zwei Gruppen von Stababschnitten 218 des ersten Leiters 216A sind mit der Biegelinie der Solarzelleneinheiten 211 ausgerichtet. Die Solarzelleneinheiten 211 werden um eine Mittenlinie über die Stababschnitte 218 zusammengeklappt. Die Zylinderabschnitte 219 des zweiten Leiters 216B sind derart positioniert, daß das Einfügen der Stababschnitte 218 möglich ist. Eine elektrische Verbindung wird hergestellt, wenn die Stababschnitte 218 des ersten Leiters 216A in die Zylinderabschnitte 219 des zweiten Leiters 216B eingefügt werden. Demnach ist der Innendurchmesser des Zylinderabschnitts 219 eines zweiten Leiters 216B so entworfen, daß er ungefähr gleich dem Außendurchmesser des Stababschnitts 218 eines ersten Leiters 216A ist, so daß bei einer Verbindung kein Raum zwischen dem Stab und dem Zylinder verbleibt. Ein flexibler Leiter 216 mit derselben Struktur wie ein Meßfühler weist keine Schraubenfeder 217 auf, die zwischen der Außenfläche des ersten Leiters 216A und der Innenfläche des zweiten Leiters 216B angeordnet ist, wie bei dem in Fig. 16 gezeigten Gerät. Wie in Fig. 23 gezeigt ist, ist die Schraubenfeder 217 zwischen dem Ende des Stababschnitts 218 des ersten Leiters 216A und dem Ende des Zylinderabschnitts 219 des zweiten Leiters 216B angeordnet. Demnach besteht kein Grund dafür, einen Zwischenraum für die Schraubenfeder 217 zwischen der Außenfläche des Stababschnitts 218 des ersten Leiters 216A und der Innenfläche des Zylinderabschnitts 219 des zweiten Leiters 216B vorzusehen.

Die Schraubenfeder 217 ist innerhalb des Zylinderabschnitts 219 des zweiten Leiters 216B aufgenommen. Der Zylinderabschnitt 219 weist die Form eines hohlen Zylinders auf, mit einer Grundfläche zum Halten der Schraubenfeder 217 derart, daß diese nicht ausweichen kann. Die Schraubenfeder 217 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser des Zylinderabschnitts 219 ist, damit sie innerhalb des Zylinderabschnitts 219 des zweiten Leiters 216B dehn- und komprimierbar ist. Trifft der Zylindervorsprung 219A das Ende des Stabschlitzes 218A, so drückt die Feder elastisch gegen den Stababschnitt 218 unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Stababschnitt 218 und dem Zylinderabschnitt 219. Die Enden der Schraubenfeder 217 drücken gegen den Stababschnitt 218 und den Zylinderabschnitt 219 zum elektrischen Verbinden des ersten Leiters 216A und des zweiten Leiters 216B. Ferner bewirkt die Schraubenfeder 217 dann, wenn der Zylindervorsprung 219A an dem Ende des Stabschlitzes 218A anliegt, eine leichte Neigung des Stababschnitts 218 innerhalb des Zylinderabschnitts 219, wiederum unter Herstellung einer elektrischen Verbindung des ersten Leiters 216A und des zweiten Leiters 216B.

Solarzellen mit diesem Aufbau weisen das herausragende Merkmal auf, daß sich die Leiter mit einem außerordentlich niedrigen Krümmungsradius biegen lassen, so daß sich die Solarzellen in eine dünne Form zusammenklappen lassen. Sie weisen ebenso das Merkmal auf, daß sich die Beschädigung der Leiter und schlechte Leiterkontakte außerordentlich stark reduzieren lassen, selbst dann, wenn die Leiter oft gebogen werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß der Stababschnitt des ersten Leiters in den Zylinderabschnitt des zweiten Leiters hineinragt und sowohl der Stab- als auch der Zylinderabschnitt elastisch gegen die Schraubenfeder gedrückt werden. Bei den Solarzellen der vorliegenden Erfindung wird durch die elastische Deformation der Schraubenfeder eine elektrische Verbindung zwischen dem Stababschnitt und dem ersten Leiter und dem Zylinderabschnitt und dem zweiten Leiter hergestellt. Insbesondere drückt die Schraubenfeder unabhängig davon, wie oft die Solarzellen wiederholt zusammengeklappt werden, elastisch gegen die Stab- und Zylinderabschnitte und Oxidationen und Verunreinigungen an den Oberflächen der Kontaktbereiche werden entfernt, wodurch Kontaktprobleme drastisch reduziert werden. Weiterhin gleiten dann, wenn die Solarzelleneinheiten gefaltet oder entfaltet werden, die Bereiche des elektrischen Kontakts durch die Schraubenfeder entlang der Drehlinie. Der Stababschnitt und der Zylinderabschnitt bilden demnach einen verteilten elektrischen Kontakt über einen weiten Bereich, anstelle eines lokalen Kontakts in einem kleinen Bereich. Hierdurch wird die Reibung zwischen dem Stababschnitt und dem Zylinderabschnitt reduziert, wodurch Kontaktprobleme reduziert werden.

Da sich diese Erfindung in mehreren Formen ausführen läßt, ohne von dem Sinngehalt oder wesentlichen Merkmalen hiervon abzuweichen, ist demnach die vorliegende Ausführung lediglich beispielhaft und nicht begrenzend zu verstehen, da der Schutzbereich der Erfindung durch die nachfolgenden Patentansprüche anstelle der diesen vorausgehenden Beschreibung definiert wird, und alle Veränderungen, die innerhalb des Bereichs und der Grenzen der Patentansprüche oder der Äquivalente dieses Bereichs oder der Grenzen hiervon liegen, sollen demnach durch die Patentansprüche mit abgedeckt werden.

Claims (16)

1. Batterieladegerät, enthaltend:

• (1) eine Solarzelle, die als Stromversorgung zum Laden einer Batterie dient;
• (2) eine Batterieladeeinheit, die mit der Solarzelle zum Laden der Batterie verbunden ist und mit einem Solarzellenfach zum Verstauen der Solarzellen, wenn ein Ladevorgang nicht ausgeführt wird; und
• (3) Verbinderteile zum elektrischen Verbinden der Solarzelle mit der an der Batterieladeeinheit angeschlossenen Batterie.

2. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterieladeeinheit eine an ihrer Oberfläche befestigte Batterie aufweist, sowie das Solarzellenfach an der entgegengesetzten Seite, und daß das Solarzellenfach mit einer Abdeckung versehen ist, die sich frei öffnen und schließen läßt.

3. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Solarzelle falten oder aus klappen läßt und im gefalteten Zustand innerhalb des Solarzellenfachs verstaubar ist.

4. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle in mehrere Lagen unterteilt ist und jede Lage mit leitenden Verbindungselementen angeschlossen ist.

5. Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Batterieladegerät eine Tasche ist, die ein Solarzellenfach aufweist.

6. Batterieladegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterieladeeinheit eine Tasche ist, die die Solarzelle aufnehmen kann, sowie ein elektrisches Gerät mit der Batterie, das mit der Solarzelle aufgeladen wird.

7. Batterieladegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche einen Wärmeventilationsabschnitt aufweist, entsprechend der Anordnung des elektrischen Geräts mit der Batterie, die von der Solarzelle aufgeladen wird.

8. Batterieladegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche einen vorstehenden Knopf an ihrer Außenfläche zum Anschließen der Solarzelle in dem Fall enthält, indem diese aus der Tasche herausgenommen ist, und daß der vorstehende Knopf durch die Tasche hindurchtritt, zum Anschließen des innerhalb der Tasche aufgenommenen elektrischen Geräts.

9. Batterieladegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche ein Fixierfeld zum festen Halten des elektrischen Geräts mit der Batterie enthält.

10. Batterieladegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Solarzellen, die innerhalb der als Tasche ausgebildeten Batterieladeeinheit aufgenommen sind, falten lassen.

11. Solarzellen zum Laden einer Batterie, enthaltend:

• (1) flexible Leiter zum elektrischen Verbinden der Solarzellen;
• (2) Drehstäbe zum Anschließen der flexiblen Leiter entlang einer Faltlinie; und
• (3) eine laminatförmige Schutzschicht zum Abdecken der Oberflächen der flexiblen Leiter, der Solarzellen und der Drehstäbe.

12. Batterieladegerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstäbe Metallstäbe sind, die durch die laminatförmige Schutzschicht vorstehen, damit sie zusätzlich als Ausgangsanschlüsse einsetzbar sind.

13. Batterieladegerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Schwenkflächen an den flexiblen Leitern befestigt sind.

14. Solarzellen zum Laden von Batterien, wobei die Solarzellen mit flexiblen Leitern derart verbunden sind, daß ein Zusammenklappen möglich ist, und jeder flexible Leiter mit einem ersten Leiter, einem zweiten Leiter und einer Schraubenfeder versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• (1) der erste Leiter und der zweite Leiter mit den Solarzellen verbunden sind;
• (2) der erste Leiter einen Stababschnitt aufweist, der an einer Faltlinie angeordnet ist, die bei einem Zusammenklappen der Solarzellen entsteht;
• (3) der zweite Leiter einen Zylinderabschnitt aufweist, der den Stababschnitt des ersten Leiters aufnimmt;
• (4) die Schraubenfeder um den Stababschnitt des ersten Leiters angeordnet ist und zwischen der Außenfläche des Stababschnitts des ersten Leiters und der Innenfläche des Zylinderabschnitts des zweiten Leiters angeordnet ist; und
• (5) der erste Leiter und der zweite Leiter elastisch durch die Schraubenfeder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung in Kontakt gebracht sind.

15. Solarzellen zum Laden von Batterien nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leiter die Form eines in C-Form gebogenen Metallstabs aufweist, der Mittenbereich der Stababschnitt ist, beide Enden mit einer Solarzelleneinrichtung verbunden sind und der Zylinderabschnitt des zweiten Stabs mit dem Stababschnitt über die Schraubenfeder derart verbunden ist, daß der Zylinderabschnitt nicht seitlich gleitet.

16. Solarzellen zum Laden von Batterien, wobei die Solarzellen mit flexiblen Leitern derart angeschlossen sind, daß ein Zusammenklappen möglich ist und jeder flexible Leiter mit einem ersten Leiter, einem zweiten Leiter und einer Schraubenfeder ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• (1) der erste Leiter und der zweite Leiter mit den Solarzellen verbunden sind;
• (2) der erste Leiter einen Stababschnitt aufweist, der an einer Faltlinie angeordnet ist, die bei einem Zusammenklappen der Solarzellen entsteht;
• (3) der zweite Leiter einen Zylinderabschnitt mit einer Grundfläche aufweist, der den Stababschnitt des ersten Leiters aufnimmt;
• (4) die Schraubenfeder in dem Zylinderabschnitt des zweiten Leiters eingefügt ist und zwischen der Oberfläche der Grundfläche des Zylinderabschnitts und dem zweiten Leiter und der Endfläche des Stababschnitts des ersten Leiters angeordnet ist; und
• (5) der erste Leiter und der zweite Leiter elastisch durch die Schraubenfeder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung in Kontakt gebracht sind.