DE3702796A1

DE3702796A1 - Wiederaufladbare energieversorgungseinrichtung

Info

Publication number: DE3702796A1
Application number: DE19873702796
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Hartwig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-11
Anticipated expiration: 2007-01-31
Also published as: DE3702796C2

Description

Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Energieversorgungs einrichtung.

Eine wiederaufladbare Energieversorgungseinrichtung ist bereits in Form von handelsüblichen Nickel/Kadmium-Akkumulatoren für den netzunabhängigen Gleichstrombetrieb von elektrischen Kleingeräten wie Transistorradios, Rasierapparaten und dergleichen bekannt. Als nachteilig ist für die Verwendung derartiger Akkumulatoren anzusehen, daß sie hinsichtlich ihrer baulichen Gestaltung den bisher bekannten Batterien entsprechen und regelmäßig mittels eines gesonderten Ladegerätes am Netz aufgeladen werden müssen. Ungünstig ist ferner das relativ große Gewicht derartiger Akkumulatoren und der Umstand, daß sie bei einem Defekt und nach Ende ihrer Lebensdauer nicht mit dem üblichen Müll, sondern aus Umweltschutzgründen mit Sondermüll entsorgt werden müssen.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine leichtgewichtige netzunabhän gige wiederaufladbare Energieversorgungseinrichtung verfügbar zu machen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind in den nachgeordneten Patentansprüchen enthalten.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird in vorteilhaf ter Weise eine leichtgewichtige und netzunabhängige, bei direktem und diffusem Sonnenlicht und bei Lampenlicht in Innenräumen wiederaufladbare Energieversorgungseinrichtung geschaffen, die sich in günstiger Weise auch für die Ausbildung als tragbare Energieversorgungseinrichtung eignet. Insbesondere ermöglicht die Kombination von Solarzellen kleiner und mittlerer Leistung mit der wiederaufladbaren Flachbatterie aus Kunststoffolien eine besonders leichte und flache Bauweise und eignet sich insbeson dere für den Direktbetrieb von elektrischen Kleingeräten wie Transistorradios, Leuchten, Klein-TV, Rasierapparaten, elektri schen Zahnbürsten, Ventilatoren, kleinen Spülschränken, Sicher heits- und Meßeinrichtungen, tragbaren Meßgeräten, Filmkameras, Blitzlampen und dergleichen. Dabei kommt zu den Vorzügen einer besonders leichten und flachen Bauweise, insbesondere bei einer in das Solarzellenpanel integrierten Flachbatterie, noch hinzu, daß die Energieversorgungseinrichtung eine hohe Spannung über 3 Volt zu liefern vermag, daß die Flachbatterie tief entladbar, nicht überladbar und zyklenfest ist und eine höhere Energiedichte als handelsübliche Nickel/Kadmium-Akkumulatoren aufweist. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist auch darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung nach dem Ende ihrer Lebensdauer keine schadstoffbedingte Belastung für die Umwelt darstellt, weil die Flachbatterie- und Solarzellenwerk stoffe ohne weiteres verrotten oder problemlos verbrannt werden können.

Die erfindungsgemäße wiederaufladbare Energieversorgungseinrich tung läßt sich gefahrlos handhaben und ermöglicht nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auch eine problemlose Kapazitätserweiterung mit Hilfe eines Adapters, mit dem sich eine gleichzeitige elektrische und mechanische Kopplung von Energieversorgungseinrichtungen vornehmen läßt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen und dem anschließenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert wird.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen wiederaufladbaren Energieversorgungseinrichtung 10 perspektivisch dargestellt. Die wiederaufladbare Energieversorgungseinrichtung 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als 2 Watt- Solarmodul ausgebildet und weist ein flaches rahmenartiges Gehäuse 7 auf, das eine Anordnung von Solarzellen 6 einfaßt. Die einzelnen Solarzellen 6 sind untereinander mechanisch und elektrisch verbunden und weisen innerhalb des Gehäuses 7 eine entsprechend verkabelte Verbindung mit einer nicht dargestellten Flachbatterie auf, welche sich vorzugsweise im Bereich der gesamten Rückfläche der Solarzellen 6 erstreckt. Die Flachbat terie ist mit Kunststoffolien aus Polypyrrol und Lithium als Elektrodenmaterial unter Einschluß eines Gels gebildet, wobei aufgrund der verwendeten Materialien keine schädlichen Umweltbe lastungen bei der Entsorgung defekter Einrichtungen entstehen. Die Flachbatterie hat zudem den Vorteil, daß sie leichtgewichtig ist und eine individuelle Gestaltung zur Anpassung an die jeweiligen Anwendungsfälle ermöglicht.

Die Flachbatterie und die Solarzellen 6 sind als Laminat voll hermetisch gekapselt. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine erhöhte mechanische Beanspruchbarkeit, sondern auch eine stets zuverlässige Funktion der Energieversorgungseinrichtung 10.

Auf der Oberseite des Gehäuses 7 ist eine Steckdose 1 darge stellt, die mittels eines benachbarten Umschalters 2 beispiels weise von einer Spannung von 3 Volt stufenweise auf 12 Volt geschaltet werden kann. Zur Kontrolle der Batteriespannung ist eine Kontrollampe 3 vorgesehen, die vorzugsweise als LED ausge bildet ist und über einen Batterietester 4 bei dessen Betätigung zum Aufleuchten gebracht wird.

Die wiederaufladbare Energieversorgungseinrichtung läßt sich parallel oder in Reihe mit gleichartigen wiederaufladbaren Energieversorgungseinrichtungen modulartig koppeln. In der Figur ist ein Kunststoffscharnier 5 dargestellt, das auf das als Solarzellenrahmen ausgebildete Gehäuse 7 aufgeklipst ist und das über ein Filmscharnier an eine gleichartige weitere wiederauflad bare Energieversorgungseinrichtung entsprechend angeklipst werden kann.

Alternativ ist für eine serielle Anordnung mehrerer Energiever sorgungseinrichtungen 10 ein nicht dargestellter Adapter vorgese hen, der mit den Energieversorgungseinrichtungen elektrisch und mechanisch gekoppelt ist.

Das rahmenartige Gehäuse 7 der dargestellten wiederaufladbaren Energieversorgungseinrichtung 10 ist etwa 12 mm tief und besitzt eine Breite im Bereich von 130 mm und eine Höhe im Bereich von 240 mm . Es ist mit 20 polykristallinen Siliciumzellen bestückt, die ihre maximale Leistung von 2 Watt bei einer Einstrahlung von 1000 W/m² aufweisen. Die Modulfläche beträgt 307 cm² und die aktive Fläche der Siliciumzellen 200 cm². Bei der oben genannten Einstrahlung liefern die Siliciumzellen eine Leerlaufspannung von etwa 11,4 V und haben einen Kurzschlußstrom von etwa 239 mA. Ihre optimale Spannung beträgt etwa 8,9 Volt und ihr optimaler Strom etwa 224 mA. Der Zellenwirkungsgrad liegt etwa bei 10%.

Die erfindungsgemäße wiederaufladbare Energieversorgungseinrich tung weist eine Sperrdiode auf, um eine Entladung der Batterien über Nacht zu verhindern. Die Energieversorgungseinrichtung ermöglicht in günstiger Weise die Verwirklichung des Konzepts der Schaffung eines tragbaren Energiespeicher-Solarkraftwerks mit Steckdose. Abgesehen von den oben genannten Einsatzbereichen ermöglicht die wiederaufladbare Energieversorgungseinrichtung auch vorteilhaft eine hinsichtlich der Leistungsauslegung und Handhabbarkeit flexible Anwendung in allen Bereichen, insbeson dere dann, wenn es um eine netzunabhängige Stromversorgung geht.

Claims

1. Wiederaufladbare Energieversorgungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine mit Kunststoff-Folien gebildete, durch wenigstens eine Solarzelle (6) wiederaufladbare Flachbatterie, wobei die Flachbatterie und die Solarzellen (6) in einem Gehäuse (7) integriert sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachbatterie in das Solarzellenpanel integriert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachbatterie mit einem schichtartigen Aufbau aus Polypyrrolfolien und Lithiumfolien gebildet und in dem Gehäuse (7) mit den Solarzellen (6) voll hermetisch gekap selt ist.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (7) wenigstens ein Steckerelement (1) für die Stromabgabe aufweist.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) einen Umschalter (2) für das Aufladen der Flachbatterie und für das Abgeben der Batterie-Energie an den Verbraucher aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (2) zugleich für die Wahl der abzugeben den Spannung vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) eine Batteriekontrollanzeige (3) aufweist.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) wenigstens einen Randabschnitt für die modulartige Verbindung mit einem gleichartigen Gehäuse aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die modulartige Verbindung zweier Gehäuse (7) wenigstens ein als Filmscharnier ausgebildetes Kunststoffgelenk (5) vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Adapter für die elektrische und mechanische Kopplung zweier Energieversorgungseinrichtungen (10).