DE69024968T2

DE69024968T2 - Batteriegehäuse mit elektronischem energiespargerät

Info

Publication number: DE69024968T2
Application number: DE69024968T
Authority: DE
Inventors: Steven E. Cedar Rapids Ia 52403 Koenck
Original assignee: Norand Corp
Current assignee: Norand Corp
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2010-11-06
Also published as: ES2085361T3; WO1991007002A1; CA2067752A1; EP0500722A1; EP0500722B1; DE69024968D1; US5204608A; CA2067752C; EP0500722A4

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Batterien und insbesondere auf ein Batteriegehäuse, das eine elektronische Energiesparschaltung für eine verlängerte Lebensdauer enthält.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Bevorzugte Anwendungen für ein Gerät vom elektrischen und elektronischen Typ entwickeln sich mehr und mehr zu denjenigen, auf die typischerweise als "tragbare" Anwendungen verwiesen wird. Ein Großteil der heutigen elektronischen Geräte schließt tragbare Energiequellen ein. Tragbare Energiequellen können z.B. Solarenergiezellen Sein. Der herkömmlichste Typ tragbarer Energiequellen für eine Mehrheit von tragbaren elektrischen und elektronischen Nutzvorrichtungen sind Batterien.
Batterien werden allgemein in nicht wiederaufladbare oder aufbrauchbare und wiederaufladbare Batterietypen klassifizieit In jeder dieser beiden Kategorien gibt es Batterien, die sich durch elektrische Charakteristiken, wie z.B. ihre nominelle bzw. Sollbetriebsspannung, und durch physikalische Charakteristiken unterscheiden, so wie z.B. ihre Größe. Außerdem weisen Batterien keine vollkommen konstante Spannungsabgabe über die Zeitspanne eines Entladezyklus auf. In Abhängigkeit von dem Typ einer betroffenen Batterie kommen bestimmte Charakteristiken, wie z.B. ladungsbezogene Spannungsänderungen, vor, während die jeweiligen Batterien einen stetigen Energieverbrauch während eines einzelnen Entladezyklus erfahren. Bestimmte Batterien, wie z.B. NiCad-Batterien, entfalten eine konstantere Spannungsabgabe über einen wesentlichen Teil des Entladezyklus als z.B. Batterien vom Lithium-Typ.
Für eine elektronische Vorrichtung, um die Energie der Batterie über den vollen Entladezyklus der Batterie zu nutzen, muß die minimale Versorgungsspannung der Batterie die Versorgungsspannungsanforderungen der Vorrichtung während des gesamten Entladezyklus der Batterie übersteigen. Batterien werden typischerweise bei solch einem minimalen Spannungspegel veranschlagt bzw. festgelegt, so daß während des Lebenszyklus einer Batterie die Ausgangsspannung der Batterie den nominellen theoretischen bzw. Betriebsspannungspegel übersteigt.
Einige elektronische Schaltungen von elektronischen Vorrichtungen können die durch die Batterie abgegebene Überspannung ohne ein Problem akzeptieren. Die Schaltungen anderer Vorrichtungen müssen vor Spannungen geschützt werden, die eine bestimmte Konstruktionsspannung um einen Prozentsatz der nominellen Spannung bzw. Nennspannung, wie z.B. 10 % der Betriebsspannung, übersteigen. Eine spannungsregelnde Schaltung wird folglich zwischen die Energieanschlüsse einer elektronischen Vorrichtung und den speziellen Schaltungselementen dazwischengeschaltet, die vor einer Überspannung geschützt werden sollen.
Ein Austausch von Batterien in einer elektronischen Vorrichtung, der die Substitution eines anderen Batterietyps zur Folge hat, obwohl sie den gleichen nominelle Spannungsbemessungswert aufweist, kann die Impedanz der Energieübertragung ändern und die Funktion der Schaltung beeinflussen, sogar bei Vorhandensein von Schutzschaltungen. Somit sind typischerweise Vorrichtungen nicht nur für bestimmte Versorgungsspannungspegel ausgelegt, sondern sind auch auf die Verwendung bestimmter Batterietypen beschränkt.
Batterien vom Lithium-Typ sind besonders charakteristisch in ihrer charakteristischen Spannungsabgabefunktion während eines Lebenszyklus, insofern als die Spannungsabgabe von Batterien des Lithium-Typs während eines einzelnen Entladezyklus mehr als z.B. von Batterien vom Nickel-Kadmium-Typ variiert, wobei die letztgenannten bei einer relativ konstanten Spannung während eines Großteils ihres Entladezyklus hindurch liegen und, nur wenn sie in wesentlichen entladen sind, relativ scharf abfällen. Während es Vorteile bei einer Verwendung von Batterien vom Lithium-Typ gibt, liefert die relativ breite Spannungsschwankung bezüglich Batterien eines anderen Typs während eines Entladezyklus der Lithiumbatterien den Konstrukteuren größere Probleme beim Steuern der überschüssigen verfügbaren Energie, was durch die anfangs größere verfügbare Spannung verursacht wird. Diese Probleme haben die Konstrukteure veranlaßt, sich von einer Spezifizierung von Batterien vom Lithium-Typ für bestimmte Anwendungen zurückzuhalten, in denen enge Spannungsregelungen erforderlich sind.
Diejenigen elektronischen Vorrichtungen, die Spannungsschutzschaltungen einschließen, können bewirken, daß Batterien mit höherer Energie als weniger effiziente Energiewahl erscheinen. Falls z. B. die Schutzschaltungen dissipative energieregelnde Schaltungen sind, kann ein wesentlicher Teil der Überschußenergie durch die Schutzschaltungen beim Ausführen einer Regelung der Versorgungsspannung dissipiert oder langsam abgeführt bzw. verbraucht werden. Der Energieverbrauch kann oft den Lebenszyklus oder Entladezyklus der jeweiligen Batterie signifikant verringern, was bewirkt, daß die Batterie weniger effizient als eine vergleichbare Batterie erscheint, die eine geringere Regelung während ihres Entladezyklus erfordert.
Regler vom Schalttyp sind beim Ausführen einer Regelung der Eingangsspannung in eine Vorrichtung effizienter. Eine Batterieversorgungsvorrichtung hat z. B. keine Kontrolle über den Typ eines Reglers, der für eine spezielle Vorrichtung gerade verwendet werden soll, die durch eine der bereitgestellten Batterien mit Energie versorgt werden soll. Daher können Batterien vom Lithium-Typ nicht ohne weiteres als Ersetzungen für ähnlich bemessene Batterien genommen werden, insofern als der ökonomische Wert der Batterie für den Verbraucher wegen der Existenz einer dissipativen Spannungsreglerschaltung in einer speziellen elektronischen Vorrichtung wesentlichen verringert werden kann. Falls solche Batterien dennoch als eine Ersetzungsvorrichtung verwendet werden, kann die Vorstellung von den Lithiumbatterien als ein nützliches Produkt nachteilig beeinflußt werden.
GB-A-2 160 374 offenbart ein wiederaufladbares Batteriegerät bzw. -gehäuse mit einem Gehäuse, das ein Paar offener elektrischer Anschlüsse aufweist, und einem Gleichspannungswandler, um die niedrige Batteriespannung in eine hohe Ausgangsspannung umzuwandeln.
US-A-4 121 155 offenbart ein Netzgerät für eine mit Gleichstrom erregte bzw. versorgte Vorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist. Es enthält eine Batterie und eine Wandlerschaltung, die dazu dient, die Spannungsabgabe des Netzgerätes zu erhöhen, wenn die Spannung unter Last der Batterie unter eine vorbestimnfte Schwelle fällt.
US-A-3 967 979 offenbart einen Batteriebehälter bzw. ein Batteriegehause, um mehrere Zellen wie eine Batterie, und Batterieanschlüsse aufweisend, innerhalb der Gehäusekontur und durch Fenster zugänglich zu enthalten, um durch externe Empfangsanschlüsse eines zu bedienenden Gerätes in Eingriff gebracht zu werden; wobei die Batterieanschlüsse angeordnet sind, um eine geeignete Polarität anzulegen, ob das Gehäuse mit der richtigen Seite oben oder im umgekehrten Modus zufällig verwendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung trachtet danach, Probleme zu überwinden, die mit einer Unfähigkeit eines Steuerns von Anwendungen von Batterien mit größeren Spannungsschwankungen verbunden sind. Es ist folglich eine Aufgabe der Erfindung, eine elektronisch geregelte Spannung bei den Energieanschlüssen des Batteriegehäuses zu liefern. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Ausgangsspannung der Batterie auf die Konstruktionsspannung einer Nutzvorrichtung während im wesentlichen des gesamten Entladezyklus der Batterie zu optimieren.
Ein Batteriegehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie in Anspruch 1 definiert. Es schließt ein Gehäuse ein, innerhalb dessen eine elektrische Energiespeicherzelle angeordiiet ist. Die Speicherzelle weist typischerweise positive und negative Ausgangsanschlüsse auf. Das Gehäuse weist ferner Energieausgangskontakte auf, die bei einer äußeren Oberfläche des Gehäuses angeordnet sind und mit einer Nutzvorrichtung verbunden werden können. Eine Spannungsregelungsschaltung ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und ist zwischen die Ausgangsanschlüsse der Speicherzelle und die Energieausgangsanschlüsse des Netzgerätes elektrisch gekoppelt. Die Spannungsregelungsschaltung kann eine Regelungsreferenzspannung und ein Rückkopplungsmittel, um Energieanforderungen bei den Energieausgangsanschlüssen des Netzgerätes zu messen, einschließen. Die Energieanforderungen werden als eine Spannungsvariation bei den Energieausgangsanschlüssen bezüglich der Referenzspannung gemessen. Die Regelungsschaltung kann ferner einen Schalter enthalten, um die Energieanschlüsse der Speicherzelle von den Energieausgangsanschlüssen des Netzgerätes als Antwort auf eine gemessene Energieanforderung bei den Energieausgangsanschlüssen selektiv zu isolieren, die geringer als eine Energieabgabekapazität ist, die bei den Ausgangsanschlüssen der Speicherzelle verfügbar ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Speicherzelle eine Vielzahl wiederaufladbarer Speicherzellenelemente auf, die für eine additive Gesamtspannung bei den Speicherzellen-Ausgangsanschlüssen in Reihe angeordnet sind, die gleich den Spannungen jeder der Vielzahl von Zellenelementen ist. Das Gehäuse des Batteriegerätes bzw. -gehäuses weist einen Energieeingangsanschluß zusätzlich zu den Energieausgangsanschlüssen des Batteriegehäuses auf. Der Energieeingangsanschluß ist mit dem positiven Speicherzellen-Ausgangsanschluß direkt gekoppelt und kann zusammen mit einer Batterieladevorrichtung zum Wiederaufladen der Vielzahl von Speicherzellenelementen verwendet werden.
Gemäß noch einer anderen, ergänzenden Ausführungsform der Erfindung ist die Referenzspannung der Regelungsschaltung, bezüglich der die Energieanforderungen einer mit den Energieausgangsanschlüssen des Batteriegehäuses gekoppelten Nutzvorrichtung gemessen werden, eine selektiv veränderbare Referenzspannung.
Ein besonderer Vorteil der zusammengefaßten Merkmale der Erfindung und der zusammengefaßten Merkmale besonderer Ausführungsformen davon ist, daß eine Überschußenergiekapazität der Speicherzelle, die bei den Ausgangsanschlüssen der Spannungszelle bei einer Spannung, die höher als die Betriebsspannung des Batteriegehäuses ist, verfügbar ist, bei den Energieausgangsanschlüssen des Batteriegehäuses verfügbar ist, aber nur bei einer vorher bestimmten oder Betriebsspannung des Batteriegehäuses. Als eine Folge dissipiert eine dissipative Spannungsregelungsschaltung, die ein Teil einer Nutzvorrichtung sein kann, keine solche Überschußenergie. Die Überschußenergie bleibt folglich für eine zukünftige Nutzung verfügbar, und die Energie des Batteriegerätes bzw. -gehäuses wird nur für einen Funktionsgebrauch der Nutzvorrichtung abgeführt bzw. aufgebraucht.
Ein anderer Vorteil und ein anderes Merkmal einer Ausführungsform der Erfindung ist die Regelbarkeit bzw. Beherrschbarkeit der Referenzspannung bei dem Netzgerät. Solch ein Merkmal gestattet, daß die Spannung bei den Energieanschlüssen des Batteriegehäuses auf die genauen Spannungsanforderungen einer Nutzschaltung selektiv eingestellt wird. Dieses letztgenannte Merkmal vergrößert den Umfang einer Anwendbarkeit des die Merkmale der Erfindung enthaltenden Batteriegehäuses.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bezüglich der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dei Erfindung beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und eines bevorzugten Betriebsmodus der Erfindung wird am besten verstanden werden, wenn sie bezuglich der beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, worin:
Figur 1 eine etwas schematische, bildliche Darstellung eines Batteriegerätes bzw. -gehäuses ist, die eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Figur 2 ein elektrisches schematisches Diagramm des Batteriegehäuses wie in Figur 1 dargestellt und das einer typischen Nutzvorrichtung ist, wobei das schematische Diagramm die unabhängigen Merkmale des Batteriegehäuses zeigt; und
Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Innenseite des Gehäusedeckels ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Nach Figur 1 ist ein Batteriegerät bzw. -gehäuse, allgemein durch die Ziffer 10 bezeichnet, veranschaulicht und wird hierin weiter als eine besondere und bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Beispielsweise hat das Batteriegehäuse 10 eine in der Richtung senkrecht zu der longitudinalen Ausdehnung typischer Energiezellen gemessene Breite. Wie in Figur 1 dargestellt nimmt das Batteriegehäuse 10 im wesentlichen den Raum von fünf typischen Energiezellen einer AA-Größe ein. In einer solchen Ausführungsform wird die Außenlinie des Batteriegehäuses 10 durch ein Gehäuse 11 gebildet, vorzugsweise ein Formteil aus einem typischen thermoplastischen Material, mit dessen Breite zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 12 und 13. Drei Energiezellen 14, 15 und 16 eines Lithium-Typs sind einander benachbart auf einer Seite in das Gehäuse 11 auf ein Basisende 17 zu eingesetzt. Insofern als sich die Erfindung auf eine effiziente Nutzung verfügbarer Batterieenergie im Hinblick auf typische variable Charakteristiken einer Spannungsentladung von Batterien bezieht, dienen die Entladecharakteristiken von Batterien des Lithium-Typs als ein Beispiel von verschiedenen Batterietypen, die vorteilhafterweise zusammen mit den Merkmalen der Erfindung verwendet werden.
Die Energiezellen sind elektrisch in Reihe gekoppelt, so daß jede Energiezelle als ein Element einer dreielementigen Energiezelle dient, wie durch die Ziffer 18 identifiziert ist. Solch eine Reihenkopplung ist in der Technik wohlbekannt und schließt ein Koppeln eines negativen Anschlusses eines ersten Elements mit einem positiven Anschluß eines zweiten Elements ein. Die nicht gekoppelten positiven und negativen Anschlüsse werden die positivsten und negativsten Anschlüsse, wobei die resultierende Spannung der in Reihe gekoppelten Zellenelemente einen Spannungswert mit einer Größe aufweist, die gleich der kombinierten Spannung beider Elemente ist. Falls ein weiteres Element mit den ursprünglichen zwei Elementen auf die gleiche Weise gekoppelt wird, ist die kombinierte Spannung zwischen den äußersten Anschlüssen der Zellen gleich der kombinierten Spannung der gekoppelten Zellen. In solch einer dreielementigen Konfiguration, wobei jedes Element eine erwartete typische minimale Betriebsspannung von 2,4 Volt und ein vollständig geladenes Potential von 3,4 Volt aufweist, tragen die addierten Spannungen zu einer erwarteten Betriebsspannung in einem Bereich zwischen 10,2 und 7,2 Volt bei Ausgangsanschlüssen 19 und 20 der Energiezelle 18 bei. Falls die Spannungsanforderungen für eine mögliche Nutzvorrichtung 21 (siehe Figur 2) z.B. bei einem Wert von 5,0 Volt liegen, bewegt sich eine Überspannung bei den Ausgangsanschlüssen 19 und 20 zwischen 5,2 und 2,2 Volt. Bezüglich der Spannungen oder Potentiale wird die Spannung, die bei dem positiven Anschluß 19 der Energiezelle 18 gemessen wird, gegen den negativen Anschluß 20 gemessen, auf den auch als ein Erdungs- oder Referenzanschluß verwiesen werden kann. Somit überlegt man sich, daß auf die als bei Anschlüssen existierend verwiesenen Spannungen zu Diskussionszwecken bei solchen Anschlüssen existieren, wenn man bezüglich des negativen Anschlusses oder Erdungsanschlusses davon mißt.
Figur 2 zeigt schematisch eine elektronische Steuerschaltung, allgemein durch die Ziffer 23 bezeichnet, die Teil eines Spannungsreglers 24 vom Wandlertyp ist und die Spannungsabgabe des Reglers steuert. In der weiteren Beschreibung des Spannungsreglers 24 und seiner Steuerschaltung sind die Identifikationen spezifischer Werte von Komponenten und Elementen, auf die verwiesen wird, diejenigen eines spezifischen Beispiels, das als bester Modus zum praktischen Ausführen der Erfindung bekannt ist. Es sollte von den Fachleuten verstanden werden, daß diese Spezifikationen von Werten und Komponenten nur Veranschaulichungszwecken dienen. Verschiedene Änderungen und Modifikationen sind beim Implementieren ähnlicher Funktionsergebnisse ohne ein Abweichen von dem Umfang der Erfindung möglich. Hauptfunktionselemente des Reglers 24 sind ein Schalter 25, der durch die Schaltung 23 gesteuert wird, ein Induktor 26 (25 Mikrohenry), wobei der Strom durch ihn durch eine "Ein"- und "Aus"-Funktion des Schalters geregelt wird, eine Umgehungsdiode 27 vom Schottky-Typ, die einen Stromfluß durch den Induktor 20 anpaßt, wenn der Schalter nichtleitend eingestellt ist, und ein Kondensator 28 (47 Mikrofarad, 16 Volt) zum Filtern der Spannungsabgabe des Reglers 24.
Die Steuerschaltung 23 mißt Energieanforderungen bei Ausgangsanschlüssen 29 und 30 des Batteriegehäuses 10 und steuert die Spannung bei einer genauen Spannung, wie z.B. nominellen 5 Volt, gemäß erwarteten Spannungsanforderungen durch die Nutzvorrichtung 21. Die Nutzvorrichtung kann irgendeine von verschiedenen Arten tragbarer elektronischer Vorrichtungen sein, die typischerweise durch Batterien oder ein Batteriegerat bzw. -gehause mit Energie versorgt werden. Zu Erläuterungszwecken ist die Steuerschaltung 23 als eine Kombination einer Anzahl von Komponenten und integrierter Schaltungen dargestellt. Eine kundenspezifische Vorrichtung mit integrierter Schaltung, die die Funktionen der Schaltungselemente einschließt und ausführt, welche gemäß der Schaltung 23 enthalten sind, kann verwendet werden, um die Steuerschaltung 23 innerhalb von für viele tragbare Anwendungen auferlegten Raumbeschränkungen geeigneter anzupassen.
Der Schalter 25 in dem bevorzugten Beispiel ist ein MOS-Feldeffekttransistor vom P-Kanal-Anreicherungsmodus-Typ, der leitfähig wird, folglich "ein"-geschaltet wird, wenn die Spannung bei seiner Gateelektrode 31 bezüglich der Spannung bei seiner Sourceelektrode 32 negativ wird. Eine Drainelektrode 33 des Schalters 25 ist mit dem Induktor 26 gekoppelt, der mit dem positiven Energieausgangsanschluß 30 des Batteriegehäuses 10 gekoppelt ist. Eine Rückkopplungsverbindiing FB der Steuerschaltung 23 ist mit dem Ausgangsanschluß 30 gekoppelt und überwacht die Spannung bei dem Anschluß 30. Wenn der Schalter 25 eingeschaltet wird, steigt ein Strom durch den Induktor 26 linear gemäß der Beziehung
IL = V/L * t
an.
Die Ausgangsspannung bei dem Ausgangsanschluß 30 steigt entsprechend, während der Strom durch den Induktor 26 abgegeben wird. Ein Ansteigen der Spannung bei dem Ausgangsanschluß wird jedoch durch die Steuerschaltung 23 wie unten beschrieben begrenzt. Durch seine Schaltfunktion legt der Schalter 25 folglich Energie, die bei den Anschlüssen 19 uiid 20 der Energiezelle 18 verfügbar ist, selektiv an externe Kontakte def Anschlüsse 29 und 30 an.
Nach dem Diagramm der Steuerschaltung 23 in Figur 2 wird die Spannung bei dem Ausgangsanschluß 30 durch einen Spannungsteiler 37 mit einer Erdung in Beziehung gesetzt. Widerstände 38 und 39 des Spannungsteilers 37 sind Präzisions- bzw. Meßwiderstände mit 10 kOhm bzw. 15 kOhm. Somit existiert bei einer nominell gewünschten Spannung von 5 Volt bei dem Ausgangsanschluß 30 eine Nennspannung von 3 Volt bei einem Referenzknoten 40 des Spannungsteilers 37. Der Knoten 40 ist mit einem negativen Steuereingang 41 eines Fehlerspannungsverstarkers 42 einer integrierten Schaltung 43 gekoppelt (dargestellt als ein spezifisches Beispiel als eine "LM10" bezeichnete Schaltung). Die Schaltung 43 weist ferner das Mittel, um eine Spannungsreferenz zu erzeugen, und einen Verstärker 44 auf, um eine stabile Referenzspannung von 3 Volt zu erzeugen.
Der Verstärker 44 vergleicht Ausgangsspannungen von einer Rückkopplungsschleife 45 durch einen Spannungsteiler 46, der aus Meßwiderständen 47 und 48 besteht, mit einer vorher bestimmten Spannung einer Spannungsreferenzquelle 49, die zu Veranschaulichungszwecken als eine Zener-Diode dargestellt ist. Die Spannungsreferenz 49 liefert charakteristischerweise eine Referenz von 0,2 Volt. Eine Spannung bei einem Referenzknoten 51 der Widerstände 47 und 48 wird mit der Referenzspannung verglichen, die durch die Referenzquelle 49 eingerichtet wird, um die Ausgabe des Verstärkers 44 zu steuern. Die Werte der Widerstände 47 und 48 sind 66,5 kOhm bzw. 4,75 kOhm. Die resultierende Spannungsteilung bei dem Knoten 51 und ihr Bezug zu der Spannung der Spannungsreferenzquelle 49 zwingt die Ausgabe des Verstärkers 44 auf eine genaue 3-Volt-Referenz.
Das Ausgangssignal, das durch den Verstärker 42 der integrierten Schaltung 43 erzeugt wird, gefiltert durch einen Kondensator 52, fungiert als ein Modulationssignal einer Impulsbreiten-Modulationsschaltung 53. Wie in Figur 2 dargestellt können die Impulsbreiten-Modulationsschaltung 53 und eine Impulsgeneratorschaltung 54 erste und zweite Hälften einer typischen integrierten Zeitsteuerungsschaltung vom 7556-Typ sein. Spezifikationen solcher handelsüblich erhältlichen Schaltungen sind ohne weiteres verfügbar, um die Schaltungen in der in der Zeicnnung dargestellten Weise zu verbinden. Zu Veranschaulichungszwecken geben jedoch Zahlen, die in Klammern über bestimmten, mit den jeweiligen Schaltungen 53 und 54 gekoppelten Leitungen dargestellt sind, Anschlußstiftzahlen einer typischen integrierten Zeitsteuerungsschaltung vom 7556-Typ an. Die Impulsgeneratorschaltung oder der Oszillator 54 ist durch Widerstände 56 und 57 (57,6 kOhm bzw.7,5 kOhm) und einen Kondensator 58 (47 Pikofarad) aufgebaut, um bei einer Frequenz von nominell 200 kHz mit einer schmalen und nicht modulierten Impulsbreite zu arbeiten. Energie wird der integrierten Schaltung 53, 54 vom 7556-Typ und der integrierten Schaltung 43 durch eine Filterschaltung zugeführt, die in der bevorzugten Ausführungsform die Kombination eines Widerstands 59 und eines Kondensators 60 ist. Der Widerstand 59 in der bevorzugten Ausführungsform hat einen Wert von 470 Ohm, und der entsprechende Kondensator 60 hat eine Kennzeichnung von 3,3 Mikrofarad und 16 Volt. Die resultierende Kombination arbeitet, um Übergangsvorgänge zu reduzieren, die durch den Schalter 25 eingeführt werden können.
Die Impulse, die durch die erste Hälfte 54 der integrierten Zeitsteuerungsschaltung vom 7556-Typ erzeugt werden, werden dann an die zweite Hälfte 53 der Schaltung angelegt, um einen Steuerimpulszug bei einem Ausgangsaiischluß 61 der Impulsbreiten- Modulatorschaltung 53 auszulösen. Die Impulsbreite der Steuerimpulse bei dem Ausgangsanschluß 61 wird als Antwort auf bohe oder niedrige Steuerspannungen moduliert, die bei einem Steueranschluß 63 der Impulsbreiten-Modulatorschaltung 53 angelegt werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 42 ist durch eine Schottky-Diode 64 mit dem Steueranschluß 63 gekoppelt, so daß, wenn die Ausgabe von dem Verstärker 42 die Spannung bei dem Anschluß 63 niedrig steuert bzw. fährt, die Impulsbreite der gepulsten Ausgabe bei dem Anschluß 61 abnimmt.
Der Zug von Impulsen bei dem Anschluß 61 wird direkt an einen Pufferverstärker 65 angelegt, der in der bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl invertierender Puffer 66 aufweist. Die Puffer 66 sind parallel angeordnet, um eine ausreichende Stromquelle zu schaffen, um die inhärent hohe kapazitive Gateelektrodenlast des Schalters 25 zu steuern. Während der Zeit eines an die Eingangsleitungen 67 der Puffer 66 angelegten Impulses bleibt ein Ausgangssignal von den Puffern 66 niedrig, das den Schalter 25 aktiviert oder schließt, wobei ein Weg mit niedriger Impedanz zwischen dem positiven Ausgangsanschluß 19 der durch eine Batterie 18 schematisch dargestellten Energiezelle 18 und dem Induktor 26 eingerichtet wird. Ein Kondensator 71 (47 Mikrofarad, 25 Volt) ist parallel über die Batterieausgangsanschlüsse 19 und 20 gekoppelt, wodurch die Impedanz der Batterie 18 wirksam erniedrigt wird, indem zugelassen wird, daß eine in dem Kondensator gespeicherte Ladung auf Impulsstromanforderungen des Schalters 25 anspricht.
Wenn das Signal bei der Gateelektrode 31 des Schalters 25 in einen hohen Zustand schaltet, geht der Schalter 25 in einen Zustand hoher Impedanz oder einen nichtleitenden Zustand über. Zu dieser Zeit liegt jedoch eine bestimmte Menge an Energie vor die in dem Induktor 26 gespeichert ist. Die gespeicherte Energie in dem Induktor 26 wird an den Ausgangsanschluß 30 durch einen abklingenden Stromfluß durch die Schottky Diode 27 abgegeben, die zwischen den Induktor 26 und eine Erdung gekoppelt ist. Der Stromfluß durch den Induktor 26 nimmt weiter ab, bis der Impulsgenerator und die Impulsbreiten-Modulatorschaltungen 54 und 53 den nächsten Impuls durch den Puffer 66 an den Schalter 25 anlegen. Zu dieser Zeit wird der Strom durch den Induktor 26 wieder für eine Zeit angehoben, die durch die Impulsbreite eines solchen nachsten Impulses bestimmt ist. Wie beschrieben wird jedoch die Impulsbreite durch die Spannung gesteuert, die bei dem Ausgangsanschluß 30 auftritt. Ein RC-Netzwerk mit einem Widerstand 73 und einem Kondensator 74 liefert die nominelle Impulsbreite des Impulszuges, von dem die Breitenmodulation stattfindet. Die für den Widerstand 73 und den Kondensator 74 gewählten Werte waren 32,4 kOhm bzw. 100 pF. Man glaubt, daß diese Werte einen anfänglichen, annähernd gleich geteilten Ein-Aus-Zyklus ergeben. Man glaubt jedoch nicht, daß die genauen Werte des Widerstands 73 und des Kondensators 74 kritisch sind, insofern als eine Modulation der Impulsbreite die Impulsbreite ändert, um die gewünschte Spannung bei den Anschlüssen beizubehalten und dem Regler 24 zu ermöglichen, die Stromanforderungen der Nutzvorrichtung 21 zu befriedigen. Der Spannungsregler 24 regelt oder wandelt folglich die Spannung von Werten, die über einen Bereich variieren, der für den Entladezyklus der Energiezelle 18 des speziellen Typs charakteristisch ist, auf Werte innerhalb eines zweiten Bereichs um, der voher bestimmt wird und durch relativ viel kleinere Variationen definiert ist, die durch die Referenzelemente der Steuerschaltung 23 vorher eingerichtet werden können, wie in der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beispielsweise ausgeführt ist.
Die Steuerschaltung 23 und ihre Funktion zum Steuern des Schalters 25 und die Funktion des Induktors 26 sind als eine bevorzugte Weise zum Ausführen der vorliegenden Erfindung dargelegt. Der geschaltete Spannungsregler 24 vom Wandlertyp, der bezüglich Figur 2 beschrieben wurde, wird wegen seiner bekannten Effizienz im Vergleich zu Reglerschaltungen vom dissipativen Typ bevorzugt.
Zurück auf Figur 1 verweisend ist die beschriebene Spannungsregelschaltung 24, die die Steuerschaltung 23 enthält, physikalisch ein Schaltungsmodul 75, der auf einer Schaltungstafel 76 ruht und durch sie getragen wird, wobei die Tafel 76 einen Teil des Moduls 75 bildet. Der Modul 75 ist innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet, vorzugsweise den drei Energiezellen 14, 15 und 16 benachbart. Das Gehäuse 11 kann vorzugsweise die Energieausgangsanschlüsse 29 und 30 als integral geformte Elemente einschließen,von denen sich externe, positive bzw. negative Kontakte, ebenfalls entsprechend durch die Ziffern 29 und 30 identifiziert, teilweise oder vollständig über das Basisende 17 erstrecken. Natürlich ist ein integrales Formen der Energieausgangsanschlüsse und jeweiligen externen Kontakte in dem Gehäuse nur eine von einer Anzahl von Arten, in der die Ausgangsanschlüsse 29 und 30 an das Gehäuse 11 angebracht oder montiert werden können. Eine andere Art einer Montage der Anschlüsse 29 und 30 erfolgt durch Nieten der externen Kontakte an das Basisende 17, wobei die Nieten dann einen Teil der jeweiligen Anschlüsse 29 und 30 bilden und sich durch das Basisende 17 zu der Innenseite erstrecken, um so zu ermöglichen, daß die externen Kontakte mit den internen elektrischen Komponenten wie hierin beschrieben elektrisch gekoppelt werden.
Um das Risiko eiiies Invertierens oder Umdrehens des Batteriegehäuses 10 zu minimieren, wenn man das Gehäuse 10 mit einer Nutzvorrichtung koppelt, wie z.B. durch Einsetzen des Gehäuses 10 in einen Batteriehohlraum, befinden sich der negative oder Erdungsanschluß 29 und sein jeweiliger externer Kontakt vorzugsweise zentriert auf einer longitudinalen Ebene entlang einer Symmetrieachse 77 durch das Batteriegehäuse 10 und durch die äußerst negativ gekoppelte Energiezelle 16 der drei Energiezellen des Batteriegehäuses 10. Somit wird sogar während einer unbeabsichtigten Umkehrung des Batteriegehäuses 10 um die Achse 77 während des Einsetzens des Gehäuses in einen Batteriehohlraum der negative oder Erdungsanschluß 29 und sein jeweiliger externer Kontakt des Batteriegehäuses 10 dennoch mit dem korrekt entsprechenden Erdungsanschluß einer Nutzvorrichtung 21 gekoppelt werden.
Anschlußfortsätze 78 und 79 sind auf der Innenseite des Gehäuses 11 dargestellt, dem Basisende 17 benachbart und entlang dessen sich erstreckend. Die Fortsätze 78 und 79 koppeln den Erdungsanschluß 29 elektrisch mit einem Erdungs-("GND")-Anschluß 81 auf dem Schaltungstafelmodul 75 bzw. mit dem negativen Ausgangsanschluß 20 der Batterie 18, am besten in dem Diagramm von Figur 2 dargestellt. Der positive Ausgangsanschluß 19 der Batterie 18, noch bezüglich Figur 2, steht mit einem Anschluß und einem leitenden Fortsatz 82 in Kontakt, der wiederum eine Verbindung mit dem Schaltungstafelmodul 75 einrichten kann, wenn der Modul 75 innerhalb des Gehäuses 11 wie in Figur 1 dargestellt angeordnet ist. Der Aufrißschnitt von Figur 1 zeigt elektrische Verbindungen, wie z.B. Fortsätze 78, 79 und 82, die entlang eines Sockels 83 geeignet geführt sind, der sich in der bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen über die gesamte Länge des Basisendes 17 des Gehäuses erstreckt. Der Sockel 83 kann als ein integraler Teil des Gehäuses 11 geformt sein, um miteinander verbindende Leiter zu enthalten, so wie z.B. die Fortsätze 78 und 79. Der Sockel 83 ist jedoch weiter wünschenswerterweise eine doppelseitige Schaltungstafel, die in das Basisende 17 einem Anschlußende 84 des Gehäuses 11 benachbart montiert ist. Wenn der Sockel 83 wie in Figur 1 dargestellt angebracht ist, ist ein Kontakt zwischen inneren Enden der Energieanschlüsse 29 und 30 und benachbarten Kontaktstellen bzw. -polstern hergestellt, die die jeweiligen leitenden Fortsätze über Durchgangslöcher 85 in dem Sockel mit z.B. dem Energieausgangsanschluß 86 oder dem Erdungsanschluß 81 des Schaltungtafelmoduls 75 koppeln. Die elektrische elektrische zwischen dem Schaltungstafelmodul 75 und dem Sockel 83 kann in bekannter Weise eingerichtet werden, um Anschlüsse auf benachbarten Schaltungstafeln zu verbinden, wie z.B. durch ein elastisches Verbindungsglied 87.
Beispielsweise siiid die Energiezellenelemente 14, 15 und 16 und der Schaltungstafelmodul 75 gleitfähig in das Gehäuse 11 einsetzbar, wie z.B. entlang longitudinaler Führungsoberflächen 91 zum Positionieren der Elemente und Führungschienen 92 zum Empfangen des Schaltungstafelmoduls 75. Die eingesetzten Komponenten werden an Ort und Stelle durch einen Gehäusedeckel 93 zurückgehalten, der für einen gleitfähigen Abschluß des Gehäuses 11 angeordnet sein kann, oder indem er über einem offenen Einsatzende 94 des Gehäuses 11 durch andere bekannte Mittel, so wie z.B. geformte Schnappvorrichtungen, angeordnet wird. Der Deckel 93 enthält vorzugsweise notwendige elektrische Kontakte 96 (Figur 3) und solche Merkmale wie Schulteroberflächen 97, um die Energiezellenelemente 14, 15 und 16 wie hierin beschrieben miteinander zu verbinden und um den Schaltungstafelmodul 75 in Position gegen das elastische Verbindungsglied zu zwingen. Wenn der Deckel 93 an Ort und Stelle angeordnet ist, um das offene Einsatzende 94 des Gehäuses 11 abzuschließen, werden die elektrischen Kontakte 96 auf der Innenseite des Gehäuses 11 angeordnet, wobei sie teilweise gegen benachbarte Enden der Energiezellenelemente 14, 15 und 16 drücken.
Während es eine Anzahl von Wegen gibt, um die Energiezellenelemente auf eine geeignete Weise zu positionieren, können beispielsweise alle drei Elemente mit ihren jeweiligen positiven Anschlüssen gegen Kontakte auf einer benachbarten Oberfläche des Sockels 83 eingesetzt werden. In solch eiiier Anordnung können die elektrischen Kontakte 96 (siehe auch Figur 3) die negativen Anschlüsse mit Durchführungsleitern 98 koppeln. Die Leiter 98 richten eine elektrische Verbindung mit dem Sockel 83 ein, so daß Leiter 99 des Sockels 83 die Zellenelemente 14, 15 und 16 in Reihe elektrisch koppeln ebenso wie sie ihre Reihenschaltungsabgabe durch die jeweiligen Anschlüsse 81und 82 mit dem Schaltungstafelmodul 75 koppeln. Andere Mittel zum Koppeln der Energiezellenelemente in Reihe können konstruiert werden. Zum Beispiel können die Energiezellenelemente mittels einer nicht dargestellten Untergruppe angeordnet werden, die Reihenschaltungen in einer typischen Schrumpfverpackung für die Batteriezellenelemente 14, 15 und 16 ummantelt. Solch eine Untergruppe kann dann als eine Einheit in das Gehäuse 11 eingesetzt werden. Es versteht sich, daß in dem Fall, daß die Verwendung solch einer Untergruppe erwogen wird, bestimmte Merkmale des beschriebenen Gehäuses 11, wie z. B. die Führungsoberflächen 91, geeignet modifiziert werden müssen, um irgendeine solche ins Auge gefaßte Untergruppe der Batterie 18 unterzubringen.
Das beschriebene Batteriegehäuse 10 regelt vorzugsweise die Spannungsabgabe zwischen den Energieausgangsanschlüssen 29 und 30. Irgendeine Nutzvorrichtung, deren elektrische Eingänge mit den Anschlüssen gekoppelt werden können, kann selbst von der beschriebenen, ziemlich konstanten Spannungsabgabe während des Entladezyklus des Batteriegehäuses 10 Gebrauch machen. Ferner werden, weil Überspannungen, die während der Entladelebensdauer der Energiezellenelemente 14, 15 und 16 existieren, durch den Wandlerregler 24 des Batteriegehäuses 10 direkt geregelt werden, elektrische Entladezyklen unabhängig von Spannungsreglern geregelt werden, die Teil der Nutzvorriditung sein können, die von dem Batteriegehäuse 10 Gebrauch macht. Die Entladelebensdauer des Batteriegerätes bzw. -gehäuses 10 neigt daher dazu, mehr eine Funktion des tatsächlichen Energieverbrauchs der Nutzvorrichtung als vielmehr einer unnötigen Energiedissipation zu werden, die durch ineffiziente Energieregler verursacht werden kann, welche mit einer speziellen Nutzvorrichtuiig verbunden sind.
Figur 1 zeigt ferner einen Anschluß und externen Kontakt 100 in dem Gehäuse 11, der vorzugsweise von dem negativen externen Kontakt uni Anschluß 29 dem Anschluß 30 symmetrisch gegenüberliegend beabstandet ist. Der Anschluß 100 kann als ein zweiter positiver Energieausgangsanschluß auf eine Weise verbunden sein, die im wesentlichen identisch zu der des Anschlusses 30 ist, wobei er ebenfalls jeweilige interne Anschlußteile und externe Kontakte aufweist. Zusätzlich zu der Verfügbarkeit von zwei positiven Energieausgangsanschlüssen wird, falls so gewünscht, das Batteriegehäuse 10 auch um die Symmetrieachse 77 symmetrisch werden, so daß das Batteriegehause 10 um eine solche Achse invertiert und in eine Nutzvorrichtung ohne eine Fehlfunktion eingesetzt werden kann.
Bezüglich Figur 1 und des schematischen Diagramms von Figur 2 sollte darauf hingewiesen werden, daß ein Schalter 101 wünschenswert sein kann, um die Wandlerschaltung während verlängerter Perioden, in denen die Nutzvorrichtung, mit der das Batteriegehäuse 10 verbunden ist, nicht verwendet wird, zu sperren oder die Ladebeständigkeit des Batteriegehäuses 10 auszudehnen, wenn die Energiezellenelemente 14, 15 und 16 einmal in das Gehäuse 11 eingesetzt worden sind. Ein primärer mechanischer Schalter wird für die Funktion des Schalters 101 dienlich sein, um die Ladebestandigkeit eines vollständig zusammengebauten Batteriegehäuses 10 zu verlängern. Solch ein mechanischer Schalter kann z.B. einen mechanischen Druckkontakt 102 enthalten, der durch das Gehäuse 11 vorsteht. Wenn das Batteriegehäuse 10 in einen (nicht dargestellten) Batteriehohlraum einer Nutzvorrichtung eingesetzt wird, wird der Druckkontakt auf das Gehäuse 11 zu gedrückt, und der Schalter 101 wird geschlossen.
Ein Ladeanschluß 104 ist in Figur 1 zwischen dem positiven Anschluß 100 und dem negativen Anschluß 29 liegend dargestellt. Der Ladeanschluß ist ein Energieeingangsanschluß mit einem ähnlichen externen Kontakt wie die Anschlüsse 29 und 30. Der Ladeanschluß 104 erlaubt, daß eine Batterieladevorrichtung 105 zwischen den negativen Energieanschluß 29 und den Ladeanschluß 104 verbunden wird. Typischerweise ist es notwendig, die Schaltung der Nutzvorrichtung vor höheren Potentialen zu schützen, die während Ladezyklen angelegt werden. Der Wandlerregler 24 liefert solch einen Schutz sogar während eines Ladezyklus, so daß die Batterieladevorrichtung 105, wie in Figur 2 als eine unabhängige Energiequelle dargestellt, mit der Nutzvorrichtung gekoppelt bleiben und die Batterie laden kann, während gleichzeitig Energie an die Nutzvorrichtung geliefert wird, wie durch den Wandlerregler 24 geregelt wird. Die Stromquelle zum Laden der Batterie 18 kann typischerweise eine Spannung bezüglich einer Erdung zur Folge haben, die bei einem positiven Ausgangsanschluß 19 der Batterie 18 auftritt, welche Spannung wahrscheinlich maximale Spannungsspezifikationen für die Nutzvorrichtung 24 übersteigen kann. Der Regler 24, der zwischen den Anschluß 19 und den Ausgangsanschluß 30 und dessen externen Kontakt geschaltet ist, wandelt die Ladespannung in die gewünschte Spannung wie bezüglich der Erdung oder des negativen Anschlusses 29 gemessen um. Figur 2 zeigt ferner die Art und Weise, in der die Batterieladevorrichtung 105 durch Anschlüsse 106 und 107 mit solch einer Nutzvorrichtung und wiederum mit dem Batteriegerät bzw. -gehäuse 10 gekoppelt ist.
Es soll erkannt werden, daß das Gehäuse gemäß der bevorzugten Ausführungsform Standard-Energiezellenelemente faßt, wie z.B. Batterien vom AA-Typ. Solche Elemente können vom Typ für einen einmaligen Gebrauch sein, folglich nicht von dem Typ, der ohne eine Explosionsgefahr wiederaufgeladen werden kann, oder sie können die beschriebenen wiederaufladbaren Elemente vom Lithium-Typ sein, in welchem Fall eine Ladevorrichtung ohne eine Gefahr verwendet werden kann. In dem Fall, daß nicht wiederaufladbare Batterien zusammen mit dem Gehäuse 11 verwendet werden, kann das Gehäuse um seine Symmetrieachse invertiert werden. Während das Batteriegehäuse 10 weiter noch wie beschrieben funktionieren wird, verhindert die Inversion, daß die Ladekontakte mit der externen Batterieladevorrichtung 105 gekoppelt werden, und die Energiezellenelemente bleiben geschützt.

Claims

1. Ein Batteriegehäuse (10), umfassend:

Energiezelle (18), die positive und negative Anschlüsse (19, 20) aufweist, der positive Anschluß eine positive Spannung bezüglich der Spannung bei dem negativen Anschluß aufweisend, wobei eine solche positive Spannung Werte besitzt, die von meßbaren Variationen über einen ersten Bereich während eines Entladezyklus der Energiezelle abhängig sind;

Gehäusemittel (11), das die Energiezelle umschließt, wobei das Gehäusemittel externe positive und negative Kontakte (30, 29) enthält;

Regelmittel (24), das zwischen den positiven Anschluß (19) der Energiezelle (18) und den positiven Kontakt (30) des Gehäusemittels (11) beziehungsweise zwischen den negativen Anschluß (20) der Energiezelle (18) und den negativen Kontakt (29) des Gehäusemittels gekoppelt ist, um die Spannung bei dem positiven Anschluß (19) bezüglich der Spannung bei dem negativen Anschluß (20) der Energiezelle (18) auf Werte innerhalb eines vorher bestimmten zweiten Bereichs zu regeln und um so geregelte Werte auf den positiven Kontakt (30) bezüglich des negativen Kontakts (29) dem Gehäusemittels (11) anzuwenden, wodurch die Energiezelle (18) zwischen solchen positiven und negativen Kontakten (30, 29) eine charakteristische Spannungsvariation des vorher bestimmten zweiten Bereichs von Werten über den Entladezyklus der Energiezelle (18) aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Regelmittel ein Spannungswandler (24) voin Schalttyp ist und ein Schaltmittel (32) enthält, das die Spannung bei dem positiven Kontakt (30) des Gehäusmittels (11) bezuglich des negativen Kontakts (29) regeln kann, wobei das Schaltmittel (32) zwischen den positiven Kontakt (30) und den positiven Anschluß (19) der Energiezelle (18) gekoppelt ist, und dadurch, daß das Regelmittel (24) ein Meßmittel (FB, 23) enthält, das den Entladezyklus hindurch die Spannungsanforderungen einer Nutzungsvorrichtung (21) messen kann, die zwischen die positiven und negativen Kontakte (30, 29) des Gehäusemittels (11) gekoppelt ist, und das Regelmittel steuern kann, um die geeignete Spannungsregelung, die von dei Nutzungsvorrichtung benötigt wird, zu schaffen.

2. Ein Batteriegehäuse nach Anspruch 1, worin die Energiezelle (18) mindestens zwei Energiezellenelemente (14, 15, 16) umfaßt, wobei jedes der Energiezellenelemente positive und negative Anschlüsse aufweist.

3. Ein Batteriegehäuse nach Anspruch 2, worin das Gehäusemittel (11) ein geformtes Gehäuse umfaßt das Führungsflächen enthält, um die Energiezellenelemente (14, 15, 16) in das Gehäuse einzufügen, und eine Abdeckung (93), um die Energiezellenelemente innerhalb des Gehäuses zurückzuhalten, wobei die Abdeckung ein Mittel (96) enthält, um Anschlüsse mit dem Spannungswandler elektrisch zu koppeln.

4. Ein Batteriegehäuse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Spannungswandler (24) ein Mittel umfaßt, gesteuert durch die Ausgangsspannung, die zwischen den positiven und negativen Kontakten des Gehäusemittels auftritt, um bei den jeweiligen Anschlüssen der Energiezellen verfügbare Energie den Kontakten des Gehäusemittels selektiv zuzuführen, wobei das selektive Energiezufuhrmittel einen ersten Kondensator (28), der über die positiven und negativen Kontakte (30, 29) des Gehäusemittels gekoppelt ist, und einen zweiten Kondensator (71) enthält, der über die positiven und negativen Anschlüsse (19, 20) der Energiezelle (18) gekoppelt ist.

5. Ein Batteriegehäuse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Gehäusemittel (11) ein Mittel, und die Energiezellenelemente (14, 15, 16) zu empfangen, ein Mittel, um den Spannungswandler zu tragen, umfaßt, und ferner enthaltend eine innerhalb des Gehäuses angebrachte Schaltungssockeltafel (76), wobei die Schaltungssockeltafel Anschlüsse und leitende Verlängerungen enthält, um die Energiezellenelemente mit dem Spannungswandler elektrisch zu koppeln, und ein Mittel, um die umgewandelten Spannungswerte mit den externen Kontakten des Gehäusemittels elektrisch zu koppeln.

6. Ein Batteriegehäuse nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wenn an Anspruch 4 angefügt, worin der Spannungswandler ein Spannungswandlermodul (24) ist, der eine Schaltungstafel (76) umfaßt, und worin das selektive Energiezufuhrmittel (28, 71) auf der Schaltungstafel angebracht ist, wobei der Spannungswandlermodul ferner ein Mittel (25) umfaßt, das auf der Schaltungstafel angebracht und mit denk selektiven Energiezufuhrmittel gekoppelt ist, um die Funktion des selektiven Energiezufuhrmittels zu steuern.

7. Ein Batteriegehäuse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, und ferner umfassend einen Schalter (101), um den positiven Anschluß (19) der Energiezelle (18) von einer Kopplung mit dem Spannungswandler (24) selektiv zu isolieren.

8. Ein Batteriegehäuse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, und ferner umfassend ein Mittel (104, 107), um eine Batterieladevorrichtung (105) über die positiven und negativen Anschlüsse (19, 20) der Energiezelle (18) zu koppeln, wodurch eine an die Anschlüsse der Energiezelle angelegte Spannung an den Spannungswandler für eine Umwandlung in Werte innerhalb des vorher bestimmten zweiten Bereichs für eine Anwendung auf die externen Kontakte des Gehäusemittels angelegt wird.

9. Ein Batteriegehäuse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Gehäusemittel ein geformtes Gehäuse (11) umfaßt, wobei das Gehäuse den exteren negativen Kontakt (29), der bei einer Basis des Gehäuses angeordnet und auf einer Zentralachse (17) durch das Gehäuse zentriert ist, und den externen positiven Kontakt (30) trägt, der in einer beabstandeten Beziehung entlang der Basis einer Seitenwand des Gehäuses benachbart angeordnet ist, wobei das Gehäuse weiter ein Führungsmittel umfaßt, um den Spannungswandler (24) und die Energiezellenelemente zu empfangen, wobei das Gehäuse ferner ein Sockelmittel, um die Energiezellenelemente mit dem Spannungswandler elektrisch zu koppeln, und ein Mittel umfaßt, um die um gewandelten Spannungswerte mit den externen Kontakten des Gehäusemittels elektrisch zu koppeln.

10. Ein Batteriegehäuse nach Anspruch 9, worin der positive externe Kontakt (30) ein erster positiver externer Kontakt ist, wobei das Gehäuse ferner einen zweiten positiven externen Kontakt (100) trägt, der von dem zentrierten negativen Kontakt (29) symmetrisch zu dem ersten positiven < externen Kontakt beabstandet ist.

11. Ein Batteriegehäuse nach irgendeinem der vorhergehenden Anspruche, worin:

das Regelmittel (24) ein Mittel umfaßt, um die positive Spannung bei dem positiven Anschluß (19) bezüglich des negativen Anschlusses (20) der Energiezelle (18) in einen vorher bestimmten konstanten Wert über den Entladezyklus der Energiezelle umzuwandeln und um die umgewandelte Spannung zwischen den positiven und negativen externen Kontakten (30, 29) anzulegen.

12. Ein Batteriegehäuse nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 und irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, wenn dazu angefügt, welches ferner umfaßt:

einen Energieeingangsanschluß, der in dem Gehäuse angeordnet ist und sich durch das Gehäuse erstreckt, wobei der externe Teil des Energieeingangsanschlusses mit einem positiven Energieanschluß einer Batterieladevorrichtung (105) gekoppelt werden kann, wobei der negative externe Kontakt mit dem negativen Energieanschluß der Batterieladevorrichtung gekoppelt werden kann, wodurch eine positive Eingangsspannung bei einem Spannungspegel über dem Spannungspegel der Energiezelle (18), an den positiven Auschluß (19) bezüglich des negativen Anschlusses (20) der Energiezelle zum Laden der Energiezelle angelegt, durch das spannungsumwandelnde Mittel (24) umgewandelt wird, bevor das spannungsumwandelnde Mittel die Spannung an den positiven externen Kontakt des Batteriegehäuses anlegt.

13. Ein Batteriegehäuse nach Anspruch 12, worin das Gehäuse (11) eine vorher bestimmte Breite zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden, eine sich zwischen den beiden Seitenwänden erstreckende Basis, die externen Kontakte und den Energieeingangsanschluß, entlang der Basis beabstandet angeordnet, aufweist, worin ein erster (29) der externen Kontakte entlang der Basis zwischen den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden zentriert ist und sich ein zweiter (30) der externen Kontakte bei einer ersten vorher bestimmten Distanz von dem ersten externen Kontakt einer der Seitenwände benachbart beabstandet befindet und sich der Energieeingangsanschluß (100) bei einei zweiten vorher bestimmten Distanz von dem zentrierten ersten Anschluß beabstandet befindet.

14. Ein Batteriegehäuse nach Anspruch 13, worin der erste (29) der externen Kontakt der negative Kontakt ist, der positive Energieanschluß ein erster positiver Energieanschluß ist und der externe Teil (30) davon bin erster positiver Kontakt ist, wobei das Gehäus einen zweiten positiven Energieanschluß enthält, der sich durch das Gehäuse erstreckt, wobei ein Teil des zweiten positiven Energieanschlusses außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und einen zweiten positiven Kontakt bildet, wobei sich der zweite positive Kontakt bei der ersten vorher bestimmten Distanz von dem negativen externen Kontakt der anderen Seitenwand des Gehäuses benachbart beabstandet befindet, wobei die zweite vorher bestimmte Distanz geringer als die erste vorher bestimmte Distanz ist, so daß sich der Energieeingangsanschluß zwischen dem negativen und einem der positiven Kontakte des Batteriegehäuses befindet, wobei das Mittel, um die Spannung umzuwandeln und um die umgewandelte Spannung anzulegen, ein Mittel enthält, um die umgewandelte Spannung an den zweiten positiven externen Kontakt des Batteriegehäuses anzulegen.

15. Ein Batteriegehäuse nach Anspruch 1, worin die Energiezelle (18) eine Vielzahl von Energiezellenelementen (14, 15, 16) ist, wobei das Gehäuse ein Mittel enthält, um die Energiezellenelemente gleitend zu empfangen und worin das Mittel, um die Spannung bei den positiven Anschlüssen der Energiezelle umzuwandeln und um die umgewandelte Spannung an den positiven externen Kontakt anzulegen, einen Spannungswandlermodul (24) enthält, wobei der Spannungswandlermodul negative und positive Eingangsanschlüsse und negative und positive Ausgangsanschlüsse aufweist, und ein Mittel, innerhalb des Gehäuses einer Basis des Gehäuses benachbart angeordnet, um die Energiezellenelemente in Reihe elektrisch zu koppeln, dadurch die Energiezelle mit der kombinierten Spannung von jedem der Energiezellenelemente bildend, ein Mittel, um die negativen und positiven Anschlüsse der Energiezelle mit den jeweiligen Eingangsanschlüssen des Spannungswandlermoduls zu koppeln, und ein Mittel, um die Ausgangsanschlüsse des Spannungswandlermoduls mit den jeweiligen externen Kontakten des Batteriegehäuses zu koppeln.

16. Ein Batteriegehäuse nach Anspruch 15, worin das Gehäuse (11) ferner ein Mittel enthält, um den Spannungswandlermodul gleitend zu empfangen, wobei das Mittel zum Koppeln ein elastisches Verbindungsglied enthält, das einem inneren Ende des Mittels, um den Spannungswandlermodul gleitend zu empfangen, benachbart angeordnet ist, um den eingefügten Spannungswandlermodul mit dem Mittel zum Koppeln zu koppeln, und worin das Batteriegehäus ferner eine Abdeckung (93) enthält, die die Energiezellenelemente und den Spannungswandlermodul innerhalb des Gehäuses zurückhalten kann, wobei die Abdeckung Teile des Mittels (96) enthält, um die Energiezellenelemente in Reihe zu koppeln.

17. Ein Batteriegehäuse nach Auspruch 2, worin:

das Regelmittel einen Spannungswandlermodul (24) mit negativen und positiven Eingangs- und Ausgangsanschlüssen enthält; worin

das Gehäuse beabstandete Seitenwände, eine Basis, ein der Basis gegenüberliegendes offenes Ende und ein Mittel aufweist, um die Vielzahl von Energiezellenelementen (14, 15, 16) und den Spannungswandlermodul innerhalb des Gehäuses zu empfangen und zurückzuhalten; und ferner umfaßt

ein Mittel (96), um die Vielzahl von Energiezellenelementen in Reihe zu koppeln, dadurch eine Energiezelle mit der kombinierten Spannung der Elemente und negativen und positiven Ausgangsanschlüssen schaffend, ein Mittel, um die negativen und positiven Ausgangsanschlüsse (20, 19) der Energiezelle (18) mit jeweiligen negativen und positiven Eingangsanschlüssen des Spannungswandlermoduls zu koppeln, und ein Mittel, um die negativen und positiven Ausgangsanschlüsse des Spannungswandlermoduls mit jeweiligen negativen und positiven Energiekontakten des Gehäuses zu koppeln.