DE69607823T2

DE69607823T2 - Handbetriebene Hilfsstromversorgungseinrichtung für mobile Telekommunikationsgeräte

Info

Publication number: DE69607823T2
Application number: DE1996607823
Authority: DE
Inventors: Duncan Troy
Original assignee: LABIMEX Ltd
Current assignee: LABIMEX Ltd
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: DE69607823D1; EP0786849A1; EP0786849B1

Description

Die Erfindung bezieht sich generell auf das Wiederaufladen von Batterien oder Batterieblocks für elektronische Geräte und Apparate wie Mobiltelefone und tragbare Videorecorder.
Eine der wesentlichsten Beschränkungen für die Nützlichkeit von Mobiltelefonen und tragbaren Videorecordern ist die begrenzte Lebenszeit der Batterien, aus, welchen solche Geräte versorgt werden. Die Erfindung wird hier zwar mit spezieller Bezugnahme auf die Anwendung bei Mobiltelefonen beschrieben, jedoch ist sie nicht auf eine solch spezielle Anwendung beschränkt.
Obgleich viel Aufwand und Forschung sowohl im Bereich des Telefonleistungsverbrauchs wie auch im Bereich von Battieren hoher Energiedichte getrieben worden ist und auch noch wird, kommt es sehr häufig vor, daß man wegen einer leeren Batterie nicht telefonieren kann, und dies ist oft lästig. Die mit den Telefonen gelieferten Batterieladegeräte lösen dieses Problem nicht, weil sie einen elektrischen Anschluß benötigen, der oft nicht verfügbar ist. Außerdem benötigt das Laden eine erhebliche Zeit, und dadurch wird die Mobilität des Gerätes begrenzt und damit die Freizügigkeit seines Besitzers. Schließlich sind solche Batterieladegeräte allgemein nicht in das Telefon eingebaut, so daß sie möglicherweise nicht verfügbar sind, wenn sie gebraucht werden.
In der US-A-4 701 835, von welcher der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, ist ein Stromversorgungssystem für ein elektrisches, batteriebetriebenes tragbares Gerät beschrieben, welches ein auswechselbares Gehäuse, einen aufladbaren Speicher und weiterhin einen Wandler aufweist, der von einer mechanischen Einrichtung zur Stromerzeugung aktivierbar ist, um den Speicher aufzuladen. Weiterhin enthält der Wandler einen miniaturisierten Kleinwechselstromerzeuger, dessen Ausgang mit Zenerdioden verbunden ist, welche seine Ausgangsspannung regulieren. Das Dokument beschreibt aber nicht die Zuführung der von dem Wechselstromgenerator erzeugten Leistung zu Zwischenspeicherkomponenten, welche ihrerseits Energie zum Speicher hinübersickern läßt.
In der EP-A-0 409 819 ist ein handbetriebener Dynamo beschrieben, welcher beim Kurbeln Leistung erzeugt und eine rotierende Scheibe aufweist, die in beiden Richtungen arbeitet, um einen Wechselstromgenerator anzutreiben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere ein Stromversorgungssystem zu schaffen, bei welchem man Zusatzenergie durch Umwandlung mechanischer in elektrischer Energie erhält. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Stromversorgungssystems für ein tragbares Gerät, insbesondere ein Mobiltelefon, welches vom Benutzer in jeder Situation von Hand mit Hilfe einer mechanischen Einrichtung aufgeladen werden kann, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Stromversorgungsblock zu schaffen, der (wieder-)aufladbare Energiespeicher enthält, wie Batterien oder große Kondensatoren, und einen miniaturisierten Stromgenerator, welcher die Erzeugung und Speicherung von Energie für zukünftigen Gebrauch erlaubt.
Noch eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines miniaturisierten elektrischen Generators, der vom Benutzer während eines Telefongesprächs betrieben werden kann, so daß dieses Telefongespräch unabhängig von der Restladung der Batterie ausgedehnt werden kann.
Gemäß der Erfindung werden die oben genannten Aufgaben gelöst durch ein Stromversorgungssystem für ein elektrisches batteriebetriebenes, tragbares Gerät gemäß dem Anspruch 1. Vorteilhafterweise enthält ein solches mechanisches Gerät eine kleine Kurbel oder einen Handgriff. Vorzugsweise ist die Montageeinheit des Stromgenerators und des elektrischen Energiespeichersystems so konstruiert, daß sie in die Form austauschbarer Batterien existierender Mobiltelefone passen, so daß das erfindungsgemäße Gerät als Zubehör für vorhandene Mobiltelefone vermarktet werden kann. Weitere zusätzliche vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angeführt.
Die Erfindung sei nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, welche einige bevorzugte, jedoch nicht einschränkende Ausführungsformen veranschaulichen, von denen
Fig. 1 eine perspektivische Rückansicht eines Mobiltelefons zeigt, welches die Erfindung enthält; und
Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Stromversorgungsbaugruppe zeigt.
Gemäß den Fig. 1 und 2 beherbergt ein Mobiltelefon 1, üblicherweise in einer Ausnehmung in der Rückseite, ein auswechselbares Stromversorgungssystem 10, welches das Gerät versorgt. Üblicherweise enthält ein solches System einen aufladbaren Batterieblock, der allgemein in einen Schlitz oder eine Schiene des Telefons paßt und aus einem Gehäuse 11 besteht, das eine oder mehrere Batterien 9 enthält.
Gemäß der Erfindung hat das Gehäuse 11 des Batterieblocks im wesentlichen dieselben Abmessungen, Form und Anschlüsse wie dasjenige einer üblichen aufladbaren Batterie oder eines Batterieblocks, aus welchem das Telefon gespeist wird.
Das Gehäuse 11 enthält ferner einen Wandler 5, der elektrische Energie erzeugen kann, um die aufladbaren Batterien 9 oder den sonstigen Energiespeicher zu laden. Vorzugsweise enthält der Wandler einen miniaturisierten elektrischen Stromgenerator 5, dessen Ausgang mit einer Leistungsüberwachungsschaltung oder -einheit 12 über eine AC/DC-Wandlerkomponente 7 verbunden ist, vorzugsweise eine hochwirksame Gleichrichterbrücke mit sechs Schottky-Dioden. Die oben genannten Komponenten sowie andere sind auf einer kleinen gedruckten Steuerplatine 6 montiert.
Der Wechselstromgenerator 5 wird von einer mechanischen Einrichtung angetrieben, die eine Handkurbel 2 aufweist, welche auf einen Drehzahlvervielfacher (oder ein Untersetzungsgetriebe) 3, 4 arbeitet, der seinerseits den Wechselstromgenerator 5 zum Rotieren bringt. Die Handkurbel 2 kann bei Nichtgebrauch abgezogen oder weggeklappt werden, beispielsweise in einen geeigneten Schlitz 13 im Gehäuse 11. Der Drehzahlvervielfacher 3, 4 enthält ein oder zwei Zahnradpaare solcher Bemessung, daß beim Drehen der Handkurbel die Drehgeschwindigkeit geeignet erhöht wird. Beispielsweise kann das Drehzahlverhältnis des Vervielfachers 3, 4 die etwa 30 Umdrehungen pro Minute, die man mit der Hand bequem erreichen kann, auf 1000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute erhöhen, welche der miniaturisierte elektrische Wechselstromgenerator 5 benötigt.
Der Generator 5 liefert seinerseits elektrische Leistung, typischerweise 30 bis 50 Watt bei 4 bis 6 Volt, je nach Erfordernissen des Gerätes, an die Gleichrichterbrücke 7, und die gleichgerichtete Leistung vom Generator wird entweder der Hauptbatterie 9 über eine Aufladesteuerschaltung 12, oder alternativ einer Zwischenspeicherkomponente zugeführt. Diese Speicherkomponente läßt ihrerseits - über die Aufladesteuerschaltung 12 - Energie langsamer in die Hauptbatterie 9 hinübersickern, deren schnelle Aufladung relativ ineffizient sein kann. Diese Komponente kann entweder eine Schnellladebatterie 15 oder ein Pufferkondensator 16 sein, wie es in Fig. 2 in gestrichelten Linien gezeichnet ist. Die Schaltung 14 des Handtelefons ist mit der Monitorschaltung 12 verbunden.
Die gedruckte Steuerplatine 6 zeigt das Fortschreiten der Batterieladung mit Hilfe eines Displays 8 an, welches Information über die Ladewirkung und den Zustand liefert und entweder eine Leuchtdiodenkette (Fig. 1) oder ein LCD-Display (Fig. 2) enthält.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die durch Drehen der Kurbel 2 vom Generator erzeugte elektrische Leistung zunächst in der schnellladbaren Pufferbatterie 15 gespeichert, um dann langsamer, jedoch mit einer höheren Rate als bei Telefonbenutzung, in die Hauptbatterie 9 hinübergeladen.
Stellt man bei Benutzung des Telefons eine niedrige Batterieladung fest, entweder durch das Telefon oder durch die Zustandsanzeige 8, dann kann der Benutzer die Handkurbel 2 aufklappen und den Generator drehen und so die Batterien 9 aufladen. Der Generator 5 kann ein 50 Watt-Generator sein, der an der Handkurbel 2 eine praktikable Kraft erfordert, und dabei würde eine 15 Sekunden dauernde Aufladung von Hand 3 bis 4 Minuten Gesprächszeit ermöglichen. Andererseits könnte ein typischer Batterieblock mit 0,4 Ampere-Stunden und 6 Volt notfalls in etwa 4 Minuten aufgeladen werden.
Wie bereits erwähnt, sind bei einer Ausführungsform der Erfindung die Batterien 15 durch Elektrolytkondensatoren extrem hoher Kapazität ersetzt oder ergänzt, welche eine höhere Lade/Entladeeffizienz als eine Batterie haben, die bei einem sehr schnellen Aufladezyklus typischerweise unter 60% liegt. Ein solcher Spezialelektrolytkondensator 16 kann auch parallel zur Batterie 15 geschaltet werden, um deren Aufladeeffizienz zu vergrößern.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung (welche nicht in den Zeichnungen veranschaulicht ist) ist die Pufferbatterie 15 durch eine Spiralfeder ersetzt, welche mit der Handkurbel 2 gespannt wird und sich je nach benötigter Energie langsam entspannt.
Die mechanische Einrichtung 2, 3, 4 erlaubt eine kontinuierliche Benutzung des tragbaren Gerätes unabhängig vom Zustand der Hauptbatterie 9, oder sogar ohne diese Hauptbatterie.
Die Beschreibung nimmt zwar Bezug auf die Anwendung bei einem Mobiltelefon, jedoch besteht keine Beschränkung auf solche Geräte, sondern die Erfindung eignet sich für alle tragbaren batteriebetriebenen elektrischen Geräte, die den Nachteil einer begrenzten Batterielebensdauer haben, wie Videorecorder, Kassetten oder CD-Player, tragbare Fernsehgeräte, Taschenlampen usw.
Bei dem oben beschriebenen System können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Geiste der Erfindung abzuweichen, und es ist beabsichtigt, daß alles, was in der obigen Beschreibung enthalten ist oder in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, nur als Beispiel, jedoch nicht in beschränkendem Sinne, aufgefaßt wird.

Claims

1. Stromversorgungsgerät (10) für ein batteriebetriebenes elektrisches tragbares Gerät, das ein austauschbares Gehäuse (11) hat mit

- einem aufladbaren Speicher (9), welcher das tragbare Gerät speist,

- und einen über eine mechanische Vorrichtung (2, 3, 4) betätigbaren Wandler (5) zur Erzeugung elektrischer Energie zur Ladung des aufladbaren Speichers (9), wobei der Wandler (5) einen kleinen miniaturisierten Stromerzeuger (5) aufweist, dessen Ausgang über eine AC/DC-Wandlerkomponente (7) mit einer Leistungsüberwachungsschaltung (12) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsüberwachungsschaltung (12) mit einer Zwischenspeicherkomponente (15, 16) verbunden ist, welche Energie langsamer in den aufladbaren Speicher (9) hinübersickern läßt.

2. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsüberwachungsschaltung (12) unmittelbar mit dem aufladbaren Speicher (9) verbunden ist.

3. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenspeicherkomponente eine schnellaufladbare Batterie (15) oder einen Pufferkondensator (16) enthält.

4. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Vorrichtung eine kleine Handkurbel (2), welche mit einem Drehzahlvervielfacher aus mindestens einem Zahnradpaar (3, 4) gekoppelt ist, enthält, die den Wechselstromgenerator (5) antreibt.

5. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Wickelfeder, die durch die mechanische Vorrichtung (2, 3, 4) gespannt wird und beim langsamen Entspannen mechanische Energie an den Wechselstromgenerator (5) abgibt.

6. Stromversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Display (8) zur Anzeige des Zustandes des aufladbaren Speichers (9) vorgesehen ist.

7. Stromversorgungssystem nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das tragbare Gerät ein tragbares Telefon, eine Taschenlampe oder ein Videorecorder ist.

8. Stromversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb der mechanischen Vorrichtung eine kontinuierliche Benutzung des tragbaren Gerätes unabhängig vom Zustand der Hauptbatterie (9) erlaubt.